Matt Carlson รองประธานฝ่ายพัฒนาธุรกิจของ WiBotic – ซีรี่ส์สัมภาษณ์

Matt Carlson เป็นรองประธานฝ่ายพัฒนาธุรกิจที่ ไวโบติก อิงค์บริษัทที่ให้บริการโซลูชั่นพลังงานไร้สายที่เชื่อถือได้เพื่อชาร์จระบบหุ่นยนต์ทางอากาศ เคลื่อนที่ และในน้ำ

เหตุใดโซลูชันการชาร์จแบบไร้สายจึงมีความสำคัญต่ออนาคตของวิทยาการหุ่นยนต์  

หุ่นยนต์ต้องการความสามารถในการชาร์จอัตโนมัติสำหรับแอปพลิเคชันส่วนใหญ่ มันไม่คุ้มค่าที่จะจ้างพนักงานเพื่อจัดการการชาร์จแบตเตอรี่หรือการเปลี่ยนแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม การชาร์จแบบอัตโนมัติส่วนใหญ่ในปัจจุบันทำได้โดยใช้แท่นวางซึ่งต้องมีการผสมพันธุ์กันของหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า

สิ่งนี้ต้องการการนำทางที่แม่นยำมากไปยังแท่นชาร์จ ซึ่งยากต่อการตั้งโปรแกรมและไม่น่าเชื่อถือเสมอไป ความล้มเหลวในการจัดแนวหน้าสัมผัสอย่างถูกต้องอาจหมายถึงการพลาดรอบการชาร์จและการหยุดทำงานของหุ่นยนต์ สถานีตามหน้าสัมผัสจะเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป หรือหน้าสัมผัสอาจสกปรกหรือสึกกร่อน ส่งผลให้การชาร์จไม่สม่ำเสมออีกครั้ง ในที่สุด OEM ของหุ่นยนต์ใช้ประเภทหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่หลากหลาย ทำให้แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะมีสถานีชาร์จเพียงแห่งเดียวที่สามารถชาร์จหุ่นยนต์ตัวใดก็ได้

ระบบไร้สายไม่มีปัญหาเหล่านี้ ระบบ WiBotic มีความทนทานต่อการจัดตำแหน่งหลายเซนติเมตร จึงไม่จำเป็นต้องมีสแต็คการนำทางที่แม่นยำมาก เนื่องจากเสาอากาศสามารถผนึกเข้ากับองค์ประกอบต่างๆ ได้อย่างสมบูรณ์และไม่มีการสัมผัสกัน ระบบไร้สายจึงมีความน่าเชื่อถือสูงและสามารถจัดการรอบการชาร์จได้ไม่จำกัดจำนวน ในที่สุด เมื่อการใช้หุ่นยนต์เพิ่มขึ้น บริษัทส่วนใหญ่จะจ้างหุ่นยนต์มากกว่าหนึ่งประเภท แทนที่จะมีผนังหรือห้องสำหรับแท่นชาร์จแบบต่างๆ โดยเฉพาะ แท่นชาร์จไร้สายเพียงเครื่องเดียวสามารถชาร์จหุ่นยนต์ใดๆ ก็ตามที่ดัดแปลงด้วยเสาอากาศรับสัญญาณที่เรียบง่าย ช่วยประหยัดเงินและพื้นที่

จุดสนใจเริ่มแรกของ Wibotic อยู่ที่การจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ทางการแพทย์ อะไรคือเหตุผลที่หันไปใช้หุ่นยนต์ โดรน และยานยนต์ใต้น้ำอัตโนมัติ (AUV)

Ben Waters และ Josh Smith ผู้ก่อตั้งทั้งสองของ WiBotic ให้ความสำคัญกับพลังงานไร้สายสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์อย่างแท้จริงในระหว่างการวิจัยส่วนใหญ่ของพวกเขาที่มหาวิทยาลัยวอชิงตัน เทคโนโลยีของพวกเขาเพิ่มช่วงและความน่าเชื่อถือของพลังงานไร้สาย ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อตลาดการแพทย์ อย่างไรก็ตาม เมื่อเบ็นได้รับปริญญาเอกและก่อตั้ง WiBotic บริษัทก็มุ่งความสนใจไปที่หุ่นยนต์เป็นตลาดหลักทันที สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการจากอุตสาหกรรมหุ่นยนต์

OEM ของหุ่นยนต์และโดรนและผู้ใช้ปลายทางตระหนักถึงประโยชน์ของเทคโนโลยี WiBotic ในแง่ของระดับพลังงานและระยะเมื่อเปรียบเทียบกับระบบไร้สายอื่นๆ พวกเขายังเริ่มมีปัญหากับการติดตั้งเครื่องชาร์จแบบสัมผัสสำหรับกลุ่มหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ และกำลังมองหาโซลูชันที่เชื่อถือได้มากขึ้น

สำหรับตลาดโดรน การชาร์จแบบใช้การสัมผัสนั้นไม่ใช่การเริ่มต้นในกรณีส่วนใหญ่ เนื่องจากโดรนใช้งานกลางแจ้ง (ส่วนใหญ่) ซึ่งน้ำจะกลายเป็นปัญหากับการสัมผัสทางไฟฟ้าทางกายภาพ และแน่นอน การใช้งานใต้น้ำยังได้รับประโยชน์จากธรรมชาติของพลังงานไร้สายที่ปิดสนิท

เทคโนโลยีการถ่ายโอนพลังงานที่ใช้คืออะไร? 

WiBotic ใช้องค์ประกอบของทั้งการเหนี่ยวนำไฟฟ้าและเรโซแนนซ์แม่เหล็กสำหรับการถ่ายโอนพลังงาน วิธีการทั้งสองนี้ได้รับการพิสูจน์ค่อนข้างดีในระดับพลังงานที่หลากหลาย สิ่งที่ทำให้ WiBotic แตกต่างคือความสามารถของเราในการจัดการการเชื่อมต่อ (ในทางเทคนิคคืออิมพีแดนซ์) ระหว่างเสาอากาศแบบเรียลไทม์ เราเรียกสิ่งนี้ว่า Adaptive Impedance Matching

หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดของพลังงานไร้สาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวิทยาการหุ่นยนต์ คือสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา หากแท่นวางหุ่นยนต์อยู่ในตำแหน่งที่ต่างออกไปเล็กน้อย หากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายในเปิดและปิดระหว่างการชาร์จ และเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเอง อิมพีแดนซ์ระหว่างด้านส่งและด้านรับของระบบจะเปลี่ยนไป สิ่งนี้อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและช่วงอย่างมาก เทคโนโลยี AIM ของเราตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอิมพีแดนซ์อย่างต่อเนื่อง เพื่อให้เราสามารถรักษาประสิทธิภาพและระดับพลังงานได้ แม้ว่าองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมดในระบบจะมีการเปลี่ยนแปลงก็ตาม

คุณช่วยพูดถึงประสิทธิภาพของหน่วยต่างๆ เช่น สูญเสียพลังงานไปเท่าใดระหว่างการส่งกำลัง 

สำหรับระบบ 250-300 วัตต์ของ WiBotic เรามีระดับประสิทธิภาพแบบ end-to-end ระหว่าง 70% ถึง 80% สิ่งนี้แสดงถึงประสิทธิภาพของระบบทั้งหมดตั้งแต่อินพุตไปยังเครื่องส่งสัญญาณของเราไปจนถึงเอาต์พุตไปยังแบตเตอรี่ ส่วนสายอากาศต่อสายอากาศที่แท้จริงของสมการนั้นมีประสิทธิภาพประมาณ 95% แต่มีการสูญเสียในวงจรเครื่องส่งสัญญาณและในวงจรการชาร์จแบตเตอรี่ด้วย ส่วนสุดท้ายนั้นเป็นสิ่งสำคัญที่ควรทราบ เนื่องจากแม้แต่เครื่องชาร์จแบตเตอรี่แบบ "เสียบปลั๊ก" ที่ออกแบบมาอย่างดีมักจะมีประสิทธิภาพประมาณ 90-95% เท่านั้น

การใช้ระบบไร้สายเช่นเดียวกับเราจึงส่งผลให้มีประสิทธิภาพน้อยกว่าสถานะเดิมของการชาร์จแบบสัมผัสประมาณ 10%

อะไรคือข้อจำกัดด้านระยะทางและระยะที่หน่วยหุ่นยนต์ต้องอยู่ใกล้แหล่งพลังงาน? 

ขึ้นอยู่กับขนาดของเสาอากาศที่ใช้ เสาอากาศเครื่องส่งสัญญาณมาตรฐานของเรามีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 ซม. และเสาอากาศรับสัญญาณมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ซม. ด้วยขนาดเสาอากาศดังกล่าว เราอนุญาตให้มีช่องว่างอากาศแบบเห็นหน้ากันระหว่างเสาอากาศได้ 5 ซม. และระยะห่างจากด้านหนึ่งไปอีกด้านได้สูงสุด 5 ซม. จากตำแหน่งศูนย์กลาง (รวมแล้วเท่ากับ 10 ซม. ของระยะจากด้านหนึ่งถึงอีกด้านหนึ่ง)

ไม่เหมือนกับระบบพลังงานไร้สายอื่นๆ และด้วยเทคโนโลยี AIM ของเรา เราจึงส่งพลังงานเต็มจำนวนไปยังแบตเตอรี่ ณ จุดใดก็ได้ภายในช่วงนั้น สามารถเพิ่มช่วงได้โดยการเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของเสาอากาศ เนื่องจากเสาอากาศของเราเป็น PCBA ที่ค่อนข้างเรียบง่าย (ซึ่งบางและเบามากด้วย) เราจึงสามารถปรับเปลี่ยนและผลิตรุ่นที่กำหนดเองได้ในราคาไม่แพงสำหรับลูกค้าที่ต้องการขนาดอื่น

หุ่นยนต์หลายตัวสามารถใช้แท่นชาร์จเดียวกันได้หรือไม่? 

อย่างแน่นอน! หุ่นยนต์หนึ่งตัวเท่านั้นที่สามารถชาร์จที่แท่นชาร์จไร้สายได้ในแต่ละครั้ง แต่กลุ่มหุ่นยนต์ที่หลากหลายทั้งหมดสามารถใช้สถานีชาร์จเดียวกัน (หรือชุดของสถานีชาร์จ) สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากไม่เหมือนกับเครื่องชาร์จแบบสัมผัสส่วนใหญ่ สถานีส่งสัญญาณไม่ได้ส่งแรงดันและระดับกระแสไฟฟ้าที่เฉพาะเจาะจงออกไป แทนที่จะส่งพลังงานไร้สายตามความถี่ที่กำหนด ที่ชาร์จบนเครื่องบินของเราซึ่งติดตั้งบนหุ่นยนต์ จากนั้นจะแปลงพลังงานไร้สายนั้นเป็นแรงดันและกระแสเฉพาะที่ยานพาหนะนั้นต้องการ

เรารองรับแบตเตอรี่ตั้งแต่ 0-60V และระดับกระแสตั้งแต่ 0-30A ด้วยสายผลิตภัณฑ์ปัจจุบันของเรา

คุณช่วยพูดคุยเกี่ยวกับซอฟต์แวร์เพิ่มประสิทธิภาพพลังงานบางตัวที่มีให้ในปัจจุบันได้ไหม 

ฮาร์ดแวร์พลังงานไร้สายของเรามาพร้อมกับ GUI บนเว็บที่ช่วยให้ลูกค้าสามารถกำหนดค่าระบบสำหรับพารามิเตอร์ที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น ผู้ใช้สามารถเลือกที่จะชาร์จในระดับ "100% ชาร์จ" ทั่วไปสำหรับแบตเตอรี่หนึ่งๆ แต่ถ้าทำเช่นนี้ทุกครั้ง แบตเตอรี่อาจได้รับรอบการชาร์จไม่มากนัก ดังนั้นหากไม่ต้องการชาร์จ 100% ก็สามารถปรับระดับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดลงเพื่อยืดอายุแบตเตอรี่ได้

ในทำนองเดียวกัน หากชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกระแสไฟสูงสุด (แอมป์) ตลอดเวลา อายุการใช้งานจะลดลง เมื่อใช้ GUI และ API ของเรา ผู้ใช้สามารถตั้งเวลาการชาร์จแบบเชิงรุก เพื่อให้พวกเขาชาร์จได้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เมื่อหุ่นยนต์ต้องกลับมาให้บริการ หรือช้ากว่านั้นเมื่อรู้ว่ามีเวลามากขึ้น (เช่น ข้ามคืน) คุณสมบัติการกำหนดค่าและการเพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่เหล่านี้พร้อมใช้งานกับ GUI มาตรฐานของเราและโดยใช้ API ของเรา

นอกจากนี้ เรายังนำเสนอผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์ใหม่ที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถแมปและรวบรวมข้อมูลการชาร์จจากเครื่องส่งและเครื่องรับ WiBotic ทั้งหมด สิ่งนี้ทำให้หุ่นยนต์สามารถทราบได้ว่าเมื่อใดและที่ใดที่สถานีชาร์จพร้อมให้บริการ เพื่อช่วยเพิ่มเวลาในการทำงานให้สูงสุด นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถรายงานโดยละเอียดเกี่ยวกับประสิทธิภาพการชาร์จของแบตเตอรี่เมื่อเวลาผ่านไป ช่วยระบุปัญหาของแบตเตอรี่และเพิ่มประสิทธิภาพการจ่ายพลังงานทั่วทั้งฟลีต คุณลักษณะเหล่านี้จะมีประโยชน์อย่างยิ่งหากผู้ใช้ปลายทางสามารถใช้แผนการเรียกเก็บเงินตามโอกาส ซึ่งหุ่นยนต์จะเรียกเก็บเงินหลายครั้งต่อวันในช่วงเวลาที่สั้นกว่า แทนที่จะออกจากบริการครั้งละหลายชั่วโมงเพื่อชาร์จ

การให้พลังงานไร้สายแก่ยานยนต์ใต้น้ำอัตโนมัติ (AUV) ดูเหมือนจะเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างยิ่ง คุณช่วยพูดคุยเรื่องนี้หน่อยได้ไหม 

ใช่ มีความท้าทายมากมายในการใช้งานใต้น้ำ จากมุมมองของการถ่ายโอนพลังงาน น้ำเค็มสองสามเซนติเมตรจะทำให้การถ่ายโอนพลังงานลดลงประมาณ 50% ดังนั้นการชาร์จแบตเตอรี่ขนาดเดียวกันใต้น้ำจึงใช้เวลานานกว่าการชาร์จในอากาศ

ช่วงของเสาอากาศยังถูกจำกัดมากขึ้นด้วยเหตุผลเดียวกัน ซึ่งหมายความว่า UAV จะต้องมีระบบนำทางที่ดีมากจึงจะค้นหาและเทียบท่าที่สถานีชาร์จได้สำเร็จ ซึ่งมักจะได้รับความช่วยเหลือจากอุปกรณ์จัดตำแหน่งทางกายภาพบางประเภทที่นำ UAV ไปยังสถานีชาร์จและช่วยจัดตำแหน่งเสาอากาศ

อย่างไรก็ตาม ข้อดีของพลังงานไร้สายใต้น้ำคือสามารถใส่หรือปิดผนึกเสาอากาศได้ทั้งหมด ขณะนี้ระบบ WiBotic กำลังทำงานอยู่ที่สถานีวิจัย MBARI MARS นอกชายฝั่งมอนเทอเรย์ รัฐแคลิฟอร์เนีย ที่ความลึกเกือบ 3000 ฟุต ในกรณีนั้น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตัวส่งและตัวรับจะอยู่ในขวดแรงดัน 1atm แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยังสามารถออกแบบให้กล่องหุ้มที่เติมน้ำมันเพื่อให้ทนต่อความลึกที่มากขึ้นได้

WiBotic ยังคงทำงานร่วมกับ DoD, มหาวิทยาลัยต่างๆ, องค์กรไม่แสวงผลกำไร และพันธมิตรทางการค้า เพื่อขยายการใช้งานระบบของเราใต้น้ำ แต่แน่นอนว่ามันเป็นสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย!

เมื่อไม่นานมานี้ WiBotic ประกาศอนุญาตอุปกรณ์ จาก Federal Communications Commission (FCC) สำหรับเครื่องส่งและเครื่องรับพลังงานสูง ผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นระบบแรกซึ่งทำงานได้ถึง 300 วัตต์ ที่ได้รับการอนุมัติจาก FCC สำหรับใช้ในหุ่นยนต์เคลื่อนที่ โดรน และอุปกรณ์อุตสาหกรรมอื่นๆ เหตุใดสิ่งนี้จึงสำคัญและสิ่งนี้มีความหมายต่ออนาคตของวิทยาการหุ่นยนต์และโดรนอย่างไร  

ในขณะที่อุตสาหกรรมหุ่นยนต์เติบโตอย่างต่อเนื่อง OEM และผู้ใช้หุ่นยนต์กำลังเผชิญกับระดับกฎระเบียบที่เพิ่มขึ้นและข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่เข้มงวดมากขึ้น สิ่งสำคัญที่ลูกค้าของเราต้องรู้ว่าผลิตภัณฑ์ของ WiBotic ซึ่งเป็นส่วนประกอบภายในโซลูชั่นหุ่นยนต์ขนาดใหญ่จะเป็นไปตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบเหล่านั้น กล่าวโดยสรุปคือ ช่วยให้ผู้ผลิตหุ่นยนต์และโดรนสามารถมุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติและฟังก์ชันเพิ่มเติมสำหรับผู้ใช้ปลายทาง แทนที่จะมุ่งเน้นไปที่คำถามการรับรอง สิ่งนี้จะช่วยให้พวกเขาปรับใช้ฟลีตขนาดใหญ่ได้เร็วกว่าที่จะเป็นไปได้

มีอะไรอีกที่คุณอยากแบ่งปันเกี่ยวกับ Wibotic? 

เนื่องจากคนส่วนใหญ่นึกถึงเสาอากาศและแผงวงจรเมื่อนึกถึงพลังงานไร้สาย จึงมักมองข้ามงานจำนวนมหาศาลที่เราใส่ลงในซอฟต์แวร์และเฟิร์มแวร์ของเรา ในหลาย ๆ ด้าน มันเป็นเฟิร์มแวร์ขั้นสูงที่เราพัฒนาขึ้นซึ่งช่วยให้ฮาร์ดแวร์ของเราสามารถทำงานได้ในช่วงที่มีประโยชน์และระดับพลังงานดังกล่าว

นอกจากนี้ เรายังเพิ่มความสามารถด้านซอฟต์แวร์เพิ่มประสิทธิภาพพลังงานให้กับกองยานพาหนะของเราอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้สามารถวิเคราะห์และเปรียบเทียบการใช้พลังงานและความทนทานของแบตเตอรี่ในการใช้งานหุ่นยนต์ที่หลากหลายได้มากขึ้น

ขอบคุณสำหรับบทสัมภาษณ์ดีๆ ผู้อ่านที่อยากเรียนรู้เพิ่มเติมควรเข้าไปที่ ไวโบติก อิงค์หรืออ่านเกี่ยวกับวิธี WiBotic ได้รับการอนุมัติจาก FCC เป็นครั้งแรกในอุตสาหกรรมสำหรับการชาร์จหุ่นยนต์และโดรนพลังงานสูงแบบไร้สาย