Matt Carlson, Wakil Presiden Pengembangan Bisnis di WiBotic – Seri Wawancara

Matt Carlson adalah Wakil Presiden Pengembangan Bisnis di WiBotic Inc, sebuah perusahaan yang menyediakan solusi pengisian daya nirkabel yang andal untuk mengisi sistem robot udara, mobil, dan akuatik.

Mengapa solusi pengisian daya nirkabel sangat penting untuk masa depan robotika?  

Robot memerlukan kemampuan untuk mengisi daya secara mandiri untuk sebagian besar aplikasi.  Ini tidak efektif biaya untuk merekrut staf pekerja untuk mengelola pengisian daya baterai atau pertukaran baterai.  Namun, sebagian besar pengisian daya mandiri saat ini dilakukan menggunakan stasiun pengisian yang memerlukan penyatuan fisik kontak listrik.

Ini memerlukan navigasi yang sangat presisi ke stasiun pengisian yang sulit untuk diprogram dan tidak selalu dapat diandalkan.  Gagal untuk memposisikan kontak dengan benar dapat berarti siklus pengisian daya yang terlewat dan waktu henti robot.  Stasiun kontak juga akan aus seiring waktu, atau kontak mungkin menjadi kotor atau berkarat – lagi-lagi menghasilkan pengisian daya yang tidak konsisten. Akhirnya, produsen robot menggunakan berbagai jenis kontak listrik, membuatnya hampir mustahil untuk memiliki satu stasiun pengisian yang dapat mengisi daya setiap robot.

Sistem nirkabel tidak memiliki masalah ini.  Sistem WiBotic menawarkan beberapa sentimeter toleransi penyelarasan, sehingga tidak perlu memiliki tumpukan navigasi yang sangat presisi. Karena antena dapat disegel sepenuhnya dari elemen dan tidak melakukan kontak fisik satu sama lain, sistem nirkabel juga sangat dapat diandalkan dan dapat menangani jumlah siklus pengisian daya yang tidak terbatas.  Akhirnya, karena penggunaan robot tumbuh, sebagian besar perusahaan akan menggunakan lebih dari satu jenis robot.  Daripada memiliki dinding atau ruangan yang didedikasikan untuk banyak stasiun pengisian yang berbeda, satu stasiun pengisian nirkabel dapat mengisi daya setiap robot yang dilengkapi dengan antena penerima sederhana, menghemat uang dan ruang.

Fokus awal Wibotic adalah pada perangkat medis, apa alasan untuk beralih ke robot, drone, dan Kendaraan Bawah Air Otonom (AUVs)?

WiBotic’s dua pendiri, Ben Waters dan Josh Smith, memang fokus pada pengisian daya nirkabel untuk perangkat medis selama sebagian besar penelitian mereka di University of Washington.  Teknologi mereka meningkatkan jangkauan dan keandalan pengisian daya nirkabel, yang keduanya sangat penting untuk pasar medis.  Namun, ketika Ben menerima PhD dan mendirikan WiBotic, perusahaan segera fokus pada robotika sebagai pasar utamanya.   Hal ini didasarkan pada permintaan dari industri robotika.

Produsen dan pengguna akhir robot dan drone mengakui manfaat teknologi WiBotic dalam hal tingkat daya dan jangkauan dibandingkan dengan sistem nirkabel lainnya.  Mereka juga mulai bergelut dengan penerapan pengisi kontak untuk armada besar robot dan mencari solusi yang lebih dapat diandalkan.

Untuk pasar drone, pengisian daya kontak tidak dapat digunakan dalam sebagian besar kasus karena drone beroperasi di luar ruangan (sebagian besar) di mana air menjadi masalah dengan kontak listrik fisik.  Dan, tentu saja, aplikasi bawah air juga mendapat manfaat dari sifat tertutup sepenuhnya dari pengisian daya nirkabel.

Apa teknologi transfer daya yang digunakan? 

WiBotic menggunakan elemen-elemen induksi listrik dan resonansi magnetik untuk transfer daya.  Dua metode ini relatif terbukti pada berbagai tingkat daya. Apa yang membedakan WiBotic adalah kemampuan kami untuk mengelola koneksi (secara teknis impedansi) antara antena secara real-time.   Kami menyebutnya Adaptive Impedance Matching.

Salah satu tantangan terbesar dengan pengisian daya nirkabel, terutama untuk robotika, adalah lingkungan listrik yang terus-menerus berubah.  Jika robot dock dalam posisi yang sedikit berbeda, jika elektronik internalnya menyala dan mati selama pengisian, dan ketika baterai itu sendiri mengisi, impedansi antara sisi transmisi dan penerima sistem berubah.  Ini dapat secara dramatis mempengaruhi efisiensi dan jangkauan.   Teknologi AIM kami terus-menerus memantau perubahan impedansi sehingga kami dapat mempertahankan efisiensi dan tingkat daya, bahkan ketika semua elemen lain dalam sistem berubah.

Bisakah Anda membahas efisiensi unit, seperti berapa banyak daya yang hilang selama transmisi daya? 

Untuk sistem WiBotic 250-300 Watt, kami memiliki tingkat efisiensi akhir-ke-akhir sekitar 70% hingga 80%.  Ini mewakili efisiensi sistem penuh dari input ke transmitter kami hingga output ke baterai.  Bagian antena-ke-antena dari persamaan itu sekitar 95% efisien, tetapi ada kerugian dalam sirkuit transmitter dan juga dalam sirkuit pengisian baterai.   Yang terakhir penting untuk dicatat karena bahkan pengisi baterai “plug-in” yang dirancang dengan baik biasanya hanya sekitar 90-95% efisien.

Menggunakan sistem nirkabel seperti kami menghasilkan sekitar 10% kurang efisien daripada status quo pengisian daya kontak.

Apa batasan jarak dengan seberapa dekat unit robot harus berada di dekat sumber daya? 

Ini tergantung pada ukuran antena yang digunakan.  Antena transmitter standar kami berdiameter 20cm dan antena penerima berdiameter 10cm. Dengan ukuran antena tersebut, kami memungkinkan 5cm celah udara antara antena dan hingga 5cm offset samping dari posisi konsentris (jadi 10cm total offset samping).

Tidak seperti sistem pengisian daya nirkabel lainnya, dan karena teknologi AIM, kami mengirimkan daya penuh ke baterai pada setiap titik dalam jangkauan tersebut.   Jangkauan dapat ditingkatkan dengan meningkatkan diameter antena.  Karena antena kami relatif sederhana dan sangat tipis dan ringan, kami dapat memodifikasi dan memproduksi versi kustom dari mereka dengan relatif murah untuk pelanggan yang lebih suka ukuran yang berbeda.

Apakah beberapa robot dapat menggunakan stasiun pengisian yang sama? 

Tentu!  Hanya satu robot yang dapat mengisi daya pada stasiun pengisian nirkabel pada satu waktu, tetapi armada robot yang beragam dapat berbagi stasiun pengisian (atau set stasiun pengisian) yang sama. Ini memungkinkan karena, tidak seperti sebagian besar pengisi kontak, stasiun transmitter tidak mengirimkan tegangan dan arus tertentu. Sebaliknya, itu mengirim daya nirkabel pada frekuensi yang ditentukan. Pengisi Baterai Onboard kami, yang dipasang pada robot, kemudian mengubah energi nirkabel menjadi tegangan dan arus yang diperlukan oleh kendaraan tersebut.

Kami mendukung baterai dari 0-60V dan tingkat arus dari 0-30A dengan lini produk kami saat ini.

Bisakah Anda membahas beberapa perangkat lunak optimasi daya yang saat ini ditawarkan? 

Perangkat keras pengisian daya nirkabel kami dikirim dengan antarmuka pengguna berbasis web yang memungkinkan pelanggan untuk mengkonfigurasi sistem untuk berbagai parameter.  Misalnya, pengguna dapat memilih untuk mengisi daya hingga tingkat “100% isi” untuk baterai tertentu. Tetapi jika mereka melakukan ini setiap saat, mereka mungkin tidak mendapatkan banyak siklus pengisian dari baterai.   Jika 100% isi tidak diperlukan, tingkat tegangan maksimum dapat disesuaikan ke bawah untuk memperpanjang umur baterai.

Demikian pula, jika baterai selalu diisi dengan arus maksimum (ampere), umur baterai akan berkurang. Menggunakan antarmuka pengguna kami dan API, pengguna sebenarnya dapat menjadwalkan pengisian secara proaktif sehingga mereka dapat mengisi daya secepat mungkin ketika robot perlu kembali ke layanan, atau lebih lambat ketika mereka tahu mereka memiliki waktu lebih (misalnya, semalam).   Fitur konfigurasi dan optimasi baterai ini tersedia dengan antarmuka pengguna standar kami dan dengan menggunakan API kami.

Kami juga menawarkan produk perangkat lunak baru yang memungkinkan pengguna untuk memetakan dan menggabungkan informasi pengisian dari seluruh armada transmitter dan penerima WiBotic.  Ini memungkinkan robot untuk mengetahui kapan dan di mana stasiun pengisian tersedia untuk membantu mereka memaksimalkan waktu aktif.   Ini juga memungkinkan pelaporan terperinci tentang kinerja pengisian baterai selama waktu, membantu mengidentifikasi masalah baterai dan mengoptimalkan pengiriman daya di seluruh armada.  Fitur-fitur ini menjadi sangat berguna jika pengguna akhir dapat menerapkan skema pengisian kesempatan, di mana robot mengisi daya beberapa kali sehari untuk periode yang lebih singkat, bukan meninggalkan layanan untuk beberapa jam pada satu waktu untuk pengisian.

Menawarkan daya nirkabel ke Kendaraan Bawah Air Otonom (AUVs) tampaknya akan sangat menantang, bisakah Anda membahas ini? 

Ya, ada beberapa tantangan dengan aplikasi bawah air.   Dari perspektif transfer daya, beberapa sentimeter air asin akan meredam transfer daya sekitar 50%, sehingga akan memakan waktu lebih lama untuk mengisi baterai yang sama di bawah air daripada di udara.

Jangkauan antena juga lebih terbatas karena alasan yang sama, yang berarti UAV harus memiliki navigasi yang sangat baik untuk berhasil menemukan dan dock di stasiun pengisian.  Ini biasanya dibantu oleh beberapa perangkat penyelarasan fisik yang mengarahkan UAV ke stasiun pengisian dan membantu menyelaraskan antena.

Keuntungan dari daya nirkabel di bawah air adalah bahwa antena dapat disegel sepenuhnya.  Sistem WiBotic saat ini beroperasi di stasiun penelitian MARS MBARI di lepas pantai Monterey, CA, pada kedalaman hampir 3000 kaki.  Dalam kasus tersebut, elektronik transmitter dan penerima berada di dalam botol tekanan 1 atm, tetapi elektronik juga dapat dirancang untuk wadah minyak untuk menahan kedalaman yang lebih besar.

WiBotic terus bekerja dengan DoD, berbagai universitas, organisasi nirlaba, dan mitra komersial untuk memperluas penggunaan sistem kami di bawah air, tetapi ini memang lingkungan yang menantang!

WiBotic baru-baru ini mengumumkan otorisasi peralatan dari Komisi Komunikasi Federal (FCC) untuk transmitter dan penerima daya tinggi. Produk ini adalah sistem pertama – beroperasi hingga 300 Watt – untuk menerima persetujuan FCC untuk digunakan dalam robot mobil, drone, dan perangkat industri lainnya.  Mengapa ini penting dan apa yang dimaksud dengan ini untuk masa depan robotika dan drone?  

Ketika industri robotika terus tumbuh, produsen dan pengguna akhir robot menghadapi tingkat regulasi yang meningkat dan persyaratan keamanan yang lebih ketat.  Penting bagi pelanggan kami untuk mengetahui bahwa produk WiBotic, sebagai komponen dalam solusi robotik yang lebih besar, akan memenuhi persyaratan regulasi tersebut.   Dengan singkat, ini memungkinkan produsen robot dan drone untuk fokus pada fitur dan fungsionalitas tambahan untuk pengguna akhir daripada menghadapi pertanyaan sertifikasi.  Ini akan memungkinkan mereka untuk menerapkan armada yang lebih besar lebih cepat daripada yang mungkin dilakukan.

Apakah ada yang ingin Anda bagikan tentang Wibotic? 

Karena kebanyakan orang berpikir tentang antena fisik dan papan sirkuit ketika mereka berpikir tentang daya nirkabel, jumlah pekerjaan yang kami lakukan pada perangkat lunak dan firmware kami sering kali diabaikan. Dalam banyak cara, ini adalah firmware canggih yang kami kembangkan yang memungkinkan perangkat keras kami untuk berkinerja pada jangkauan dan tingkat daya yang berguna.

Kami terus menambah kemampuan perangkat lunak optimasi daya armada kami untuk memungkinkan analisis dan benchmarking yang lebih besar dari penggunaan daya dan keausan baterai di seluruh aplikasi robotik yang beragam.

Terima kasih atas wawancara yang luar biasa, pembaca yang ingin mempelajari lebih lanjut dapat mengunjungi WiBotic Inc, atau membaca tentang bagaimana WiBotic menerima Persetujuan FCC Industri Pertama untuk Pengisian Daya Nirkabel Berdaya Tinggi untuk Robot & drone.