威博提克（WiBotic）公司副总裁马特·卡尔森（Matt Carlson）- 采访系列

马特·卡尔森（Matt Carlson）是威博提克（WiBotic）公司的业务发展副总裁，威博提克公司提供可靠的无线电力解决方案，用于为空中、移动和水下机器人系统充电。

为什么无线充电解决方案对机器人技术的未来如此重要？

机器人需要能够自主充电，以适应大多数应用。雇用一支员工来管理电池充电或电池更换并不划算。然而，目前的大多数自主充电都是通过需要物理接触的对接站进行的。

这需要非常精确的导航进入充电对接站，这很难编程，也不总是可靠的。如果无法正确对齐接触点，可能会错过充电周期，导致机器人停机。基于接触的站点也会随着时间的推移而磨损，或者接触点可能会变得脏或腐蚀，导致充电不一致。最后，机器人OEM使用各种电气接触类型，使得不可能拥有一个可以为任何机器人充电的单一充电站。

无线系统没有这些问题。威博提克系统提供了几厘米的对齐容差，因此不需要非常精确的导航堆栈。由于天线可以完全密封以防止环境影响，并且不会与对方进行物理接触，无线系统也非常可靠，可以处理无限数量的充电周期。最后，随着机器人使用的增长，大多数公司将使用多种类型的机器人。与其为多个不同的充电对接站专门设置一个墙壁或房间，不如使用一个单独的无线充电站来为任何带有简单接收天线的机器人充电，这样可以节省钱和空间。

威博提克最初专注于为医疗设备提供电力，为什么要转向机器人、无人机和自主水下车辆（AUV）？

威博提克的两位创始人本·沃特斯（Ben Waters）和乔什·史密斯（Josh Smith）在华盛顿大学期间确实专注于为医疗设备提供无线电力。他们的技术提高了无线电力的范围和可靠性，这对于医疗市场至关重要。然而，当本获得博士学位并创立威博提克公司时，公司立即专注于机器人技术作为其主要市场。这是基于机器人行业的需求。

机器人和无人机OEM和最终用户认识到了威博提克技术在功率水平和范围方面的优势，相比其他无线系统，他们也开始在大型机器人舰队中部署基于接触的充电器时遇到困难，并正在寻找更可靠的解决方案。

对于无人机市场，基于接触的充电在大多数情况下是不可能的，因为无人机通常在户外运行，在那里水会成为任何物理电气接触的问题。当然，水下应用也可以从无线电力的完全密封性中受益。

正在使用什么样的电力传输技术？

威博提克使用电感和磁共振的元素进行电力传输。这些方法相对成熟，在广泛的功率水平上都得到证明。威博提克的区别在于我们能够实时管理天线之间的连接（技术上称为阻抗）。我们称之为自适应阻抗匹配。

无线电力，尤其是在机器人技术中，面临的一个最大挑战是电气环境不断变化。如果机器人以略微不同的位置对接，如果其内部电子设备在充电期间打开和关闭，以及随着电池本身的充电，系统的传输和接收侧之间的阻抗会发生变化。这会显著影响效率和范围。我们的AIM技术不断监测阻抗的变化，因此我们可以在所有这些系统元素发生变化的同时保持效率和功率水平。

可以讨论一下单位的效率吗，例如在电力传输过程中损失了多少电力？

对于威博提克的250-300瓦系统，我们的端到端效率水平在70％至80％之间。这代表了从传输器输入到电池输出的整个系统效率。天线到天线的部分效率约为95％，但在传输器电路和电池充电电路中会有损失。后者很重要，因为即使是设计良好的“插入”电池充电器，其效率通常也只有90％至95％。

使用像我们这样的无线系统会比基于接触的充电效率低约10％。

机器人单位需要多近才能接近电源？

这取决于使用的天线大小。我们的标准发射器天线直径为20厘米，接收器天线直径为10厘米。使用这些天线大小，我们允许天线之间有5厘米的面对面空隙，并且可以在中心位置左右偏移5厘米（总共10厘米的左右范围）。

与其他无线电力系统不同，我们的AIM技术可以在该范围内的任何位置向电池传输全部功率。通过增加天线的直径，可以增加范围。由于我们的天线是相对简单的PCBA（也非常薄和轻），我们可以相对便宜地为客户修改和生产自定义版本，以满足他们对不同大小的偏好。

多个机器人可以使用同一个充电站吗？

绝对可以！一次只能有一台机器人在无线充电站充电，但多样化的机器人舰队都可以共享同一个充电站（或一组充电站）。这是因为，与大多数基于接触的充电器不同，发射器站不是发送特定的电压和电流水平，而是以指定频率发送无线电力。我们的机载充电器安装在机器人上，将无线能量转换为车辆所需的特定电压和电流。

我们支持0-60V的电池和0-30A的电流水平，使用我们的当前产品线。

可以讨论一下目前提供的电力优化软件吗？

我们的无线电力硬件附带一个基于Web的GUI，允许客户配置系统以适应广泛的参数。例如，用户可以选择以特定电池的“100％充电”水平为目标。但是，如果他们每次都这样做，他们可能无法从电池中获得尽可能多的充电周期。因此，如果不需要100％的充电，最大电压水平可以向下调整以延长电池寿命。

同样，如果电池始终以最大电流（安培）充电，其寿命将缩短。使用我们的GUI和API，用户实际上可以主动安排充电时间，以便在机器人需要尽快恢复服务时尽快充电，或者在他们知道有更多时间（例如，晚上）时更慢地充电。这些配置和电池优化功能可以使用我们的标准GUI和API获得。

我们还提供了一款新的软件产品，允许用户映射和聚合整个威博提克发射器和接收器舰队的充电信息。这使机器人能够知道何时何地有可用的充电站，以帮助它们最大限度地提高运行时间。它还允许对电池的充电性能进行详细报告，帮助识别电池问题，并在整个舰队中优化电力传递。这些功能在用户能够实施机会充电方案（即机器人每天多次短时间充电，而不是长时间离开服务进行充电）时特别有用。

为自主水下车辆（AUV）提供无线电力似乎非常具有挑战性，可以讨论一下吗？

是的，水下应用确实存在许多挑战。从电力传输的角度来看，几厘米的盐水会使电力传输衰减约50％，因此与在空气中相比，相同大小的电池在水下充电需要更长的时间。

天线范围也由于同样的原因而受到限制，这意味着UAV必须具有非常好的导航才能成功找到和对接到充电站。通常，通过某种物理对齐装置来实现这一点，该装置将UAV引导到充电站并帮助对齐天线。

然而，水下无线电力的好处是天线可以完全密封。威博提克系统目前正在加利福尼亚州蒙特雷海岸附近的MBARI MARS研究站以近3000英尺的深度运行。在这种情况下，发射器和接收器电子设备被放置在1 atm压力瓶中，但电子设备也可以被设计为油填充的封闭，以承受更大的深度。

威博提克继续与美国国防部、各大学、非营利组织和商业伙伴合作，以扩大我们系统在水下的使用，但这确实是一个具有挑战性的环境！

威博提克最近宣布获得联邦通信委员会（FCC）对其高功率发射器和接收器的设备授权。这些产品是首批获得FCC批准用于移动机器人、无人机和其他工业设备的无线充电系统，功率可达300瓦。为什么这是重要的，什么是这对机器人和无人机的未来意味着什么？

随着机器人技术行业的不断发展，OEM和机器人最终用户面临着越来越多的监管和更严格的安全要求。对于我们的客户来说，了解威博提克产品（作为其更大机器人解决方案的一部分）将满足这些监管要求至关重要。简而言之，这使机器人和无人机制造商能够专注于为最终用户提供更多功能和功能，而不是处理认证问题。这将使他们能够比以前更快地部署更大的机器人舰队。

您是否还有其他关于威博提克的信息想要分享？

由于大多数人在想到无线电力时会想到物理天线和电路板，因此我们在软件和固件方面投入的巨大工作往往被忽视。在很多方面，正是我们开发的先进固件使我们的硬件能够在如此有用的范围和功率水平下运行。

我们继续增加我们的舰队电力优化软件功能，以实现对机器人技术领域中电力和电池耐用性的使用和基准测试的更大分析和基准测试。

感谢这次精彩的采访，希望了解更多的读者可以访问威博提克公司网站，或阅读威博提克如何获得首个FCC批准用于机器人和无人机的高功率无线充电的文章。