美國機載大腦允許無人機直接訪問機載充電器來執(zhí)行監(jiān)控的功能

有一些大公司有著基于無人機編隊提供服務的宏偉計劃，它們都渴望超越一個重大的運營挑戰(zhàn)：商用無人機的飛行時間受到電池容量有限的限制。解決這個問題的一個方法是更高效、更靈活的充電解決方案。 這也解釋了為什么人們對設計和制造無人機和機器人電池充電解決方案的WiBotic公司如此感興趣。這家4歲的初創(chuàng)公司最近獲得了570萬美元的A輪融資。 WiBotic為空中、移動、船舶和工業(yè)機器人市場提供無線充電和功率優(yōu)化解決方案。該公司的自適應匹配技術為感應電力傳輸提供了一種新方法，該方法可以提供無人機和其他飛行設備所需的電力水平。 這種優(yōu)化解決方案通過軟件庫提供了對電池充電參數(shù)的詳細監(jiān)控。結(jié)合無線充電硬件的戰(zhàn)略部署，這些軟件功能旨在優(yōu)化無人機的正常運行時間。

WiBotic無線充電解決方案還處理充電調(diào)度;它們的設計目的是為多個機器人在不同時間從同一發(fā)射器充電掃清道路。 無線電力傳輸（WPT） 使用電磁場作為電力的來源可以追溯到19世紀后期，尼古拉·特斯拉第一次演示了不用電線傳輸電力。眾所周知無線充電方法在發(fā)射機的設計、它們的位置、最大限度的效率、以及整個系統(tǒng)驗證行為的需要是一個復雜的挑戰(zhàn)，需要特定的技能和使用先進的工具，如數(shù)值模擬。最常見的WPT系統(tǒng)使用的方法是感應耦合或MRI，每種方法都有優(yōu)缺點。 最常見的方法是電感法——在消費設備中很常見。不幸的是，它們只有在天線非常接近時才有效。機器人和無人機無法精確定位，以確保感應系統(tǒng)提供可靠的充電。 磁共振技術是最新的技術，提供了更靈活的定位。

然而，典型的共振系統(tǒng)有一個特殊的領域，最大的效率可以被開發(fā)。然而，如果機器人短暫停車或偏離中心，效率就會降低，充電次數(shù)就會增加。 WiBotic技術是基于感應和共振系統(tǒng)的優(yōu)勢，因為它結(jié)合了兩者的優(yōu)勢。WiBotic的首席執(zhí)行官Ben Waters說：“我們的專利自適應匹配系統(tǒng)不斷監(jiān)測天線的相對位置，動態(tài)調(diào)整硬件和固件參數(shù)，以保持最高效率——在高功率水平，在垂直、水平和角度偏移數(shù)厘米的情況下，提供可靠的充電?！?各種技術的效率 軟件演算法 當電池電量不足時，知道何時給無人機充電是評估停機時間的一個重要功能。不同的機器人會有不同類型的電池化學、電壓和電流。WiBotic的能量優(yōu)化軟件能夠評估來充電的機器人，并確定最佳充電方式。 Wibotic固件允許機器人操作員監(jiān)控和設置所需的充電參數(shù)。

機載大腦允許無人機直接訪問機載充電器來執(zhí)行同樣的功能。結(jié)構(gòu)無線充電網(wǎng)絡的架構(gòu)允許機器人保持充電，最小化停機時間，并降低機器人車隊的總成本。 “我們的很多創(chuàng)新的機器人是在發(fā)射機射頻放大器的輸出，然后在接收端，整流器的輸入，這就是我們能夠動態(tài)地調(diào)整我們的系統(tǒng)阻抗，以確保最大化我們的權力交接通過保持源和負載阻抗兩岸的空心變壓器匹配。

我們實時地動態(tài)調(diào)整和感知事物，以適應系統(tǒng)中發(fā)生的移動、中斷或變化。”沃特斯說。 Wibotic系統(tǒng)架構(gòu) 無人機的無線充電站是一個方形平臺（3英尺×3英尺的標準充電板），由一個“智能”感應板組成，在無人機著陸時，感應板決定為飛機提供的電池類型，從而建立正確的充電參數(shù)。 所有的WiBotic無線充電系統(tǒng)由四個主要的硬件組成：發(fā)射單元，發(fā)射天線線圈，車載充電單元，接收天線線圈。 Wibotic體系結(jié)構(gòu)框圖 發(fā)射單元通過交流電源產(chǎn)生高頻無線電力信號。信號通過SMA同軸電纜傳輸?shù)桨l(fā)射天線線圈，并在其中產(chǎn)生電場和磁場?？梢愿鶕?jù)無人機的跑道以任何方向安裝線圈。 發(fā)射單元識別任何配備機載充電單元和接收天線線圈的進入機器人，并自動激活以提供能量。收集線圈為機載充電器電路提供能量。機載充電器將信號轉(zhuǎn)換回直流電壓，并控制電池充電功能，以安全充電多種電池。

我們使用的處理器是基于arm的STM32微控制器。我們使用復雜的狀態(tài)機以及在處理器上本地運行的動態(tài)控制算法。這些因素共同決定了應如何改變輸出以響應傳入的信號。如果你發(fā)送了幾百瓦的功率并且你改變了錯誤的參數(shù)，你可能很容易破壞系統(tǒng)而不是使系統(tǒng)受益。因此，能夠?qū)崟r決定如何應對不斷變化的條件是我們系統(tǒng)的重要組成部分。當你需要快速完成任務而又沒有大量的計算能力時，它需要在軟件和硬件上進行相當好的優(yōu)化。該公司的首席軟件工程師Alex Huttunen表示，在射頻放大器中使用GaN技術半導體是優(yōu)化硬件性能不可或缺的一部分。 氮化鎵技術提供了無線自動充電，這些條件需要運行在高開關頻率和最高效率。與GaN系統(tǒng)公司合作，WiBotic集成GaN設備，提供無人機和機器人所需的功率水平和天線范圍要求。此外，Vicor 48V VI芯片PRM調(diào)節(jié)器PRM為WiBotic TR-110無線充電站上的發(fā)射器提供電能，從而為機器人/無人機車載接收器提供無線電能。PRM接受48V的交直流電源和輸出電壓自適應控制和切斷約20 55V。

我們主要專注于機器人、自動化和工業(yè)設備。但是，我們對無線充電在許多行業(yè)的發(fā)展感到非常興奮;WiBotic公司業(yè)務發(fā)展副總裁馬特·卡爾森表示，該技術在移動電話領域的應用正在增加，并正在擴展到許多其他行業(yè)。他繼續(xù)說，我們正在開發(fā)更多的算法，以配合人工智能和機器學習——基于歷史趨勢，并將它們應用于未來的分析性能，特別是圍繞電池充電。 通過無線無人機充電系統(tǒng)，整個充電過程可以通過基于云的軟件、api和工具進行遠程監(jiān)控和控制，以確保無人機在需要的時候盡可能快地充電，或者在飛行計劃不龐大的時候盡可能慢地充電。 本·沃特斯（Ben Waters）是WiBotic的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官–照片：華盛頓大學 WiBotic已經(jīng)與包括Waypoint Robotics， Clearpath Robotics 和 Aero Corp.在內(nèi)的眾多客戶合作 。 “我們的客戶遍布五大洲的約13個國家，從無人機到移動機器人再到獨特的電池供電的物聯(lián)網(wǎng)應用?！?沃特斯說。 新一輪的融資將幫助該公司提高其技術水平，擴大其銷售團隊并加速其增長，從而滿足客戶的需求。 沃特斯解釋說：“我們需要確保，作為這個機器人市場的基礎設施，我們比客戶領先一步?！?“他們需要對我們的產(chǎn)品以及我們的團隊和我們的公司充滿信心，以便在機器人生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分中向前邁進?！?br /> ? ? ? ?責任編輯:pj