Метт Карлсон, Віце-президент з розвитку бізнесу в WiBotic – Серія інтерв’ю

Метт Карлсон є віце-президентом з розвитку бізнесу в WiBotic Inc, компанії, яка надає надійні бездротові рішення для зарядки повітряних, мобільних і аквальних роботизованих систем.

Чому бездротові рішення для зарядки так важливі для майбутнього робототехніки?  

Роботам потрібна можливість автономної зарядки для більшості застосунків.  Це просто неекономічно наймати команду працівників для управління зарядкою батарей або заміни батарей.  Однак більшість автономної зарядки сьогодні здійснюється за допомогою док-станцій, які вимагають фізичного підключення електричних контактів.

Це вимагає дуже точної навігації в док-станцію, що складно запрограмувати і не завжди надійно.  Невдача у правильному вирівнюванні контактів може означати пропущену зарядку і простій робота.  Контактні станції також зношуються з часом, або контакти можуть стати брудними або кородувати – знову ж таки, що призводить до нестабільної зарядки.  Нарешті, виробники роботів використовують широкий спектр типів електричних контактів, що робить майже неможливим мати одну зарядну станцію, яка може заряджати будь-якого робота.

Бездротові системи не мають жодних з цих проблем.  Системи WiBotic пропонують кілька сантиметрів терпимості до вирівнювання, тому не потрібно мати дуже точний навігаційний стек. Через те, що антени можуть бути повністю герметизовані від навколишнього середовища і не вступають у фізичний контакт один з одним, бездротові системи також надзвичайно надійні і можуть обробляти необмежену кількість циклів зарядки.  Нарешті, оскільки використання роботів зростає, більшість компаній будуть використовувати більше одного типу робота.  Натомість ніж мати стіну або кімнату, присвячені багатьом різним зарядним док-станціям, одна бездротова зарядна станція може заряджати будь-якого робота, який оснащений простою приймальною антеною, що економить гроші і місце.

Спочатку WiBotic зосереджувався на живленні медичних пристроїв, яка була причиною зміни фокусу на роботів, дронів і автономні підводні апарати (АУА)?

Засновники WiBotic, Бен Вотерс і Джош Сміт, дійсно зосереджувалися на бездротовому живленні медичних пристроїв під час більшої частини своєї дослідницької роботи в Університеті Вашингтону.  Їхня технологія збільшувала діапазон і надійність бездротового живлення, які були обидва критично важливі для медичного ринку.  Однак, коли Бен отримав свій PhD і заснував WiBotic, компанія негайно зосередилася на робототехніці як на своєму основному ринку.   Це було засновано на попиті з боку галузі робототехніки.

Виробники роботів і дронів, а також кінцеві користувачі визнали переваги технології WiBotic щодо рівня живлення і діапазону порівняно з іншими бездротовими системами.  Вони також починали боротися з розгортанням контактних зарядних пристроїв для великих флотів роботів і шукали більш надійні рішення.

Для ринку дронів контактна зарядка є недопустимою в більшості випадків, оскільки дрони працюють на відкритому повітрі (в основному), де вода стає проблемою для будь-яких фізичних електричних контактів.  І, звичайно, підводні застосування також користуються повністю герметизованою природою бездротового живлення.

Які технології передачі енергії використовуються? 

WiBotic використовує елементи як електричної індукції, так і магнітної резонансії для передачі енергії.  Ці два методи відносно добре доведені на широкому діапазоні потужностей. Що відрізняє WiBotic, це наша здатність керувати з’єднанням (технічно імпедансом) між антенами в реальному часі.   Ми називаємо це Адаптивним імпедансним збігом.

Однією з найбільших проблем з бездротовим живленням, особливо для робототехніки, є те, що електрична середовище постійно змінюється.  Якщо робот причалює до док-станції в трохи іншому положенні, якщо його внутрішні електронні компоненти вмикаються і вимикаються під час зарядки, і коли батарея сама заряджається, імпеданс між передавальною і приймальною сторонами системи змінюється.  Це може суттєво вплинути на ефективність і діапазон.   Наша технологія Адаптивного імпедансного збігу постійно відстежує зміни імпедансу, щоб ми могли підтримувати ефективність і рівень живлення, навіть коли всі інші елементи системи змінюються.

Чи можете ви обговорити ефективність блоків, наприклад, скільки енергії втрачається під час передачі? 

Для наших систем WiBotic потужністю 250-300 Вт ми маємо рівень кінцевої ефективності між 70% і 80%.  Це представляє повну системну ефективність від входу до нашого передавача до виходу до батареї.  Сама антена-антена частина цього рівня становить близько 95% ефективності, але є втрати в передавальному контурі і також у контурі зарядки батареї.   Останнє важливо відзначити, оскільки навіть дуже добре спроектований “підключений” зарядний пристрій зазвичай має тільки близько 90-95% ефективності.

Використання бездротової системи, як нашої, призводить до приблизно 10% меншої ефективності порівняно з існуючими контактними зарядними пристроями.

Які обмеження відстані щодо того, наскільки близько роботизована одиниця повинна бути до джерела живлення? 

Це залежить від розміру антен, які використовуються.  Наша стандартна антена передавача має діаметр 20 см, а антена приймача – 10 см. З цими розмірами антен ми дозволяємо 5 см повітряного зазору між антенами і до 5 см бічного зміщення від концентричного положення (тобто 10 см бічного діапазону).

На відміну від інших бездротових систем живлення, і завдяки нашій технології Адаптивного імпедансного збігу, ми забезпечуємо повну потужність батареї в будь-якій точці цього діапазону.   Діапазони можна збільшити шляхом збільшення діаметра антен.  Через те, що наші антени відносно прості ПДБ (які також дуже тонкі і легкі), ми можемо змінювати і виробляти їх відносно недорого для клієнтів, які бажають іншого розміру.

Чи можуть декілька роботів використовувати одну і ту ж зарядну станцію? 

Абсолютно!  тільки один робот може заряджатися на бездротовій зарядній станції одночасно, але цілі флоти різноманітних роботів можуть спільно використовувати одну зарядну станцію (або набір зарядних станцій). Це можливо тому, що, на відміну від більшості контактних зарядних пристроїв, передавальна станція не надсилає конкретний рівень напруги і струму. Натомість вона надсилає бездротову енергію на призначену частоту. Наш зарядний пристрій на борту, встановлений на роботі, потім перетворює цю бездротову енергію в конкретний рівень напруги і струму, необхідний цьому транспортному засобу.

Ми підтримуємо батареї від 0 до 60 В і рівні струму від 0 до 30 А з нашими поточними продуктами.

Чи можете ви обговорити деяке з програмного забезпечення для оптимізації живлення, яке зараз пропонується? 

Наше бездротове програмне забезпечення для живлення поставляється з веб-інтерфейсом, який дозволяє клієнтам конфігурувати систему для широкого спектра параметрів.  Наприклад, користувачі можуть вибрати зарядку до типового “100% зарядки” для певної батареї. Але якщо вони роблять це кожен раз, вони можуть не отримати так багато циклів зарядки з батареї.   Якщо 100% зарядки не потрібно, максимальний рівень напруги можна регулювати вниз, щоб продовжити термін служби батареї.

Аналогічно, якщо батарея завжди заряджається з максимальним струмом (амперами), її термін служби буде зменшено.  За допомогою нашого веб-інтерфейсу і API користувачі можуть фактично запланувати зарядку так, щоб заряджати якомога швидше, коли робот потребує повернутися до служби, або повільніше, коли вони знають, що мають більше часу (наприклад, вночі).   Ці можливості конфігурації і оптимізації батареї доступні з нашим стандартним веб-інтерфейсом і за допомогою наших API.

Ми також пропонуємо новий软件ний продукт, який дозволяє користувачам відображати і агрегувати інформацію про зарядку з усієї флотилії передавачів і приймачів WiBotic.  Це дозволяє роботам знати, коли і де доступні зарядні станції, щоб максимізувати час безперебійного роботи.   Це також дозволяє детальне звітування про ефективність зарядки батарей з часом, що допомагає виявити проблеми з батареями і оптимізувати подачу енергії на весь флот.  Ці функції стають особливо корисними, якщо кінцевий користувач може реалізувати схеми зарядки за можливістю, коли роботи заряджаються багато разів на день протягом коротших періодів часу, а не залишають службу на кілька годин для зарядки.

Надання бездротової енергії автономним підводним апаратам (АУА) здається дуже складним, чи можете ви обговорити це? 

Так, існують певні складності з підводними застосуваннями.   З точки зору передачі енергії кілька сантиметрів морської води поглинають енергію передачі приблизно на 50%, тому зарядка однієї й тієї ж батареї під водою займе більше часу, ніж у повітрі.

Діапазон антен також обмежений з тієї ж причини, що означає, що АУА повинні мати дуже хорошу навігацію, щоб успішно знайти і причалити до зарядної станції.  Це зазвичай полегшується деяким фізичним пристроєм для вирівнювання, який направляє АУА до зарядної станції і допомагає вирівняти антени.

Перевага бездротової енергії під водою полягає в тому, що антени можуть бути повністю герметизовані.  Системи WiBotic зараз працюють на дослідницькій станції МБАРІ МАРС біля узбережжя Монтерея, Каліфорнія, на глибині майже 3000 футів.  У цьому випадку передавальна і приймальна електроніка розміщені в герметичних контейнерах, але електроніка також може бути розроблена для герметичних контейнерів, щоб витримувати ще більшу глибину.

WiBotic продовжує працювати з Міністерством оборони, різними університетами, некомерційними організаціями і комерційними партнерами, щоб розширити використання наших систем під водою, але це дійсно складне середовище!

WiBotic недавно оголосив про отримання обладнання від Федеральної комісії з зв’язку (FCC) для своїх високопотужних передавачів і приймачів. Ці продукти є першими системами – які працюють на рівні до 300 Вт – які отримали схвалення FCC для використання в мобільних роботах, дронів і інших промислових пристроїв.  Чому це важливо і що це означає для майбутнього робототехніки і дронів?  

Поскольку галузь робототехніки продовжує зростати, виробники роботів і кінцеві користувачі стикаються з все більш високим рівнем регулювання і суворішими вимогами безпеки.  Для наших клієнтів важливо знати, що продукти WiBotic, як компонент їхніх більш великих роботизованих рішень, будуть відповідати цим нормативним вимогам.   Коротко кажучи, це дозволяє виробникам роботів і дронів зосередитися на додаткових функціях і можливостях для кінцевих користувачів, а не займатися питаннями сертифікації.  Це дозволить їм розгортати більші флоти швидше, ніж було б можливим інакше.

Чи є щось ще, що ви хотіли б поділитися про WiBotic? 

Через те, що більшість людей думають про фізичні антени і плату, коли думають про бездротову енергію, величезну роботу, яку ми вклали в наше програмне забезпечення і прошивку, часто залишається непоміченою. У багатьох випадках саме наше просунуте програмне забезпечення дозволяє нашій апаратурі працювати на таких корисних відстанях і рівнях живлення.

Ми також продовжимо додавати можливості нашого програмного забезпечення для оптимізації живлення флоту, щоб дозволити ще більший аналіз і оцінку використання енергії та довговічності батарей у широкому спектрі роботизованих застосунків.

Дякуємо за велике інтерв’ю, читачам, які бажають дізнатися більше, слід відвідати WiBotic Inc, або прочитати про те, як WiBotic отримав першу в галузі схвалення FCC для високопотужної бездротової зарядки роботів і дронів.