WiBoticのマット・カールソン氏（VPビジネス開発）- インタビュー・シリーズ

マット・カールソンは、WiBotic Incのビジネス開発担当副社長です。WiBotic Incは、空中、移動、水中のロボットシステムに電力を供給するための信頼性の高いワイヤレス電力ソリューションを提供する会社です。

ロボティクスの将来におけるワイヤレス充電ソリューションの重要性は何ですか？

ロボットは、ほとんどのアプリケーションで自動的に充電する能力が必要です。バッテリーの充電や交換を管理するために、スタッフを雇用することは費用対効果が悪いからです。しかし、現在の自動充電は、物理的に電気的な接触を必要とするドッキングステーションを使用して行われています。

これには、充電ドックへの正確なナビゲーションが必要であり、プログラムするのは難しく、常に信頼できるわけではありません。接触が適切に整列していないと、充電サイクルが失敗し、ロボットのダウンタイムにつながる可能性があります。接触ベースのステーションは時間の経過とともに劣化したり、接触が汚れや腐食したりして、充電が一貫性のないものになる可能性があります。最後に、ロボットOEMはさまざまなタイプの電気接触を使用しているため、すべてのロボットを充電できる単一の充電ステーションを持つことはほぼ不可能です。

ワイヤレスシステムには、これらの問題はありません。WiBoticシステムは、充電ドックへのナビゲーションのために非常に正確なスタックが必要ないように、数センチメートルの整列許容量を提供します。アンテナが完全にシールされており、物理的に接触しないため、ワイヤレスシステムは非常に信頼性が高く、無制限の充電サイクルを処理できます。最後に、ロボットの使用が増えるにつれて、ほとんどの会社は複数のロボットを使用することになります。複数の充電ドックを壁や部屋に設置するのではなく、単一のワイヤレス充電ステーションで、シンプルな受信アンテナで改造された任意のロボットを充電できます。これにより、費用とスペースを節約できます。

WiBoticの初期の焦点は医療機器の電力供給でしたが、ロボット、ドローン、自律水中車（AUV）への転換の理由は何ですか？

WiBoticの2人の創設者、ベン・ウォーターズとジョシュ・スミスは、ワシントン大学での研究のほとんどの期間、医療機器向けのワイヤレス電力に焦点を当てていました。彼らの技術は、医療市場にとって重要なワイヤレス電力の範囲と信頼性を向上させました。しかし、ベンが博士号を取得してWiBoticを設立したとき、会社は直ちにロボティクスを主要市場として重点的に取り組みました。これは、ロボティクス業界からの需要に基づいていたからです。

ロボットとドローンのOEMおよびエンドユーザーは、WiBoticの技術の利点を、他のワイヤレスシステムと比較した電力レベルと範囲で認識しました。また、ロボットの大規模なフリートの充電に接触ベースの充電器を使用することの課題に直面し、より信頼性の高いソリューションを探していました。

ドローン市場では、ドローンが主に屋外で運用されるため、水が接触ベースの充電器の物理的な電気接触と問題になることが多いです。当然、水中アプリケーションもワイヤレス電力の完全にシールされた性質から利益を得ます。

使用されている電力転送技術について説明できますか？

WiBoticは、電力転送のために誘導と磁気共鳴の両方の要素を使用しています。これらの方法は、さまざまな電力レベルで比較的確立されています。WiBoticを独自にしているのは、リアルタイムでアンテナ間の接続（技術的にはインピーダンス）を管理する能力です。私たちはこれを適応型インピーダンスマッチングと呼びます。

ワイヤレス電力、特にロボティクスにおける最大の課題の1つは、電気的環境が常に変化していることです。ロボットが充電ドックにわずかに異なる位置でドッキングした場合、内部の電子機器が充電中にオン/オフになる場合、バッテリー自体が充電されるにつれて、システムの送信側と受信側の間のインピーダンスが変化します。これにより、効率と範囲が大幅に影響を受ける可能性があります。私たちのAIMテクノロジーは、インピーダンスの変化を常に監視することで、効率と電力レベルを維持できるように設計されています。

ユニットの効率、たとえば電力伝送中にどれくらいの電力が失われるかについて説明できますか？

WiBoticの250-300ワットのシステムでは、エンドツーエンドの効率レベルが70%から80%です。これは、送信機への入力からバッテリーへの出力までの全システムの効率を表します。アンテナ間の部分は約95%効率ですが、送信機回路やバッテリー充電回路にも損失があります。後者の点は重要です。なぜなら、非常に優れた「プラグイン」バッテリー充電器でも、通常90%から95%の効率しかありませんからです。

したがって、ワイヤレスシステムを使用すると、接触ベースの充電よりも約10%の効率が低くなります。

ロボットユニットが電力源に近づく必要がある距離の制約は何ですか？

これは、使用されるアンテナのサイズによって異なります。私たちの標準的な送信アンテナは直径20cm、受信アンテナは直径10cmです。これらのアンテナサイズでは、アンテナ間の面対面の空間ギャップが5cm、中心から側方へのオフセットが5cm（合計10cmの側方範囲）まで許容されます。

他のワイヤレス電力システムとは異なり、AIMテクノロジーにより、充電ステーション内の任意の点でバッテリーに最大電力が供給されます。範囲を増やすには、アンテナの直径を増やすことができます。私たちのアンテナは比較的シンプルなPCBA（非常に薄く軽量）であるため、顧客が異なるサイズを好む場合、カスタムバージョンを比較的安価に変更および生産できます。

複数のロボットが同じ充電ステーションを使用できますか？

絶対に！充電ステーションで同時に充電できるロボットは1つだけですが、さまざまなロボットのフリート全体が同じ充電ステーション（または充電ステーションのセット）を共有できます。これは、ほとんどの接触ベースの充電器とは異なり、送信ステーションが特定の電圧と電流レベルを送信していないためです。代わりに、特定の周波数でワイヤレス電力を送信します。私たちのオンボードチャージャーはロボットに取り付けられており、ワイヤレスエネルギーをロボットが必要とする特定の電圧と電流に変換します。

私たちは、現在の製品ラインで0-60Vのバッテリーと0-30Aの電流レベルをサポートしています。

現在提供されている電力最適化ソフトウェアについて説明できますか？

私たちのワイヤレス電力ハードウェアは、幅広いパラメータを設定できるWebベースのGUIと出荷されます。たとえば、ユーザーは特定のバッテリーの「100%充電」レベルまで充電するように選択できます。しかし、毎回これを行うと、バッテリーの充電サイクル数が減少する可能性があります。したがって、100%充電が必要でない場合は、最大電圧レベルを下方に調整してバッテリーの寿命を延ばすことができます。

同様に、バッテリーが常に最大電流（アンペア）で充電されると、寿命が短縮される可能性があります。私たちのGUIとAPIを使用して、ユーザーは充電を事前にスケジュールして、ロボットがサービスに戻る必要があるときはできるだけ速く充電し、時間があるとき（例：夜間）はよりゆっくり充電することができます。これらの設定可能な機能とバッテリー最適化機能は、標準のGUIとAPIを使用して利用できます。

私たちはまた、WiBoticの送信機と受信機全体の充電情報をマッピングして集約することを可能にする新しいソフトウェア製品を提供しています。これにより、ロボットは充電ステーションの利用可能な時と場所を知ることができ、稼働時間を最大化することができます。また、バッテリーの充電パフォーマンスを詳細に報告し、バッテリーの問題を特定し、フリート全体の電力供給を最適化することもできます。これらの機能は、ロボットが1日に複数回短時間充電するオポチュニティ充電スキームを実装できる場合に特に役立ちます。

自律水中車（AUV）へのワイヤレス電力供給は非常に困難であるように思えますが、詳しく説明できますか？

はい、水中アプリケーションには確かに多くの課題があります。電力転送の観点から、塩水の数センチメートルで電力転送が約50%減少します。したがって、同じサイズのバッテリーを水中で充電するには、空気中で充電するよりも長くかかります。

アンテナの範囲も、同じ理由で制限されます。つまり、UAVには充電ステーションを見つけてドッキングするために非常に優れたナビゲーションが必要です。これは、通常、UAVを充電ステーションに導き、アンテナを整列させるのに役立つ物理的な整列デバイスによって支援されます。

水中でのワイヤレス電力の利点は、アンテナが完全にポッティングまたはシールできることです。WiBoticシステムは、カリフォルニア州モントレーコースト沖のMBARI MARS研究ステーションで、約3000フィートの深さで運用されています。この場合、送信機と受信機の電子機器は1気圧のボトルに収容されていますが、電子機器はより深い深さに耐えるために油充填されたエンクロージャにも設計できます。

WiBoticは、国防省、大学、非営利団体、商業パートナーと協力して、システムの水中での使用を拡大していますが、確かに困難な環境です!

WiBoticは最近、ロボット、ドローン、他の産業機器向けの高電力ワイヤレス充電のための連邦通信委員会（FCC）からの機器認定を発表しました。これは重要なことですか？また、これはロボットとドローンの将来にどのような意味がありますか？

ロボティクス業界が成長するにつれて、OEMとロボットのエンドユーザーは、規制と安全性の要件が厳しくなっています。私たちの顧客にとって、WiBoticの製品が、より大きなロボットソリューションのコンポーネントとして、規制要件を満たしていることが重要です。簡単に言えば、ロボットとドローンの製造者は、認定に関する質問ではなく、エンドユーザー向けの追加機能と機能に集中できます。これにより、ロボットとドローンのフリートをより迅速に展開できます。

WiBoticについてさらに共有したいことはありますか？

ほとんどの人々は、ワイヤレス電力を考える際に物理的なアンテナや回路ボードを考えるため、ソフトウェアとファームウェアへの取り組みはしばしば見落とされます。私たちが開発した高度なファームウェアは、ハードウェアが有用な範囲と電力レベルで動作することを可能にします。

私たちは、バッテリーの使用状況と耐久性の分析とベンチマークを可能にするフリート電力最適化ソフトウェアの機能をさらに追加しています。これは、さまざまなロボットアプリケーション全体で電力とバッテリーの使用状況を最大化するのに役立ちます。

素晴らしいインタビュー、ありがとうございます。詳しく知りたい読者は、WiBotic Incを訪問するか、WiBoticがロボットとドローンの高電力ワイヤレス充電のための業界初のFCC認定を取得したことを読んでください。