私营企业开发电力传输技术,让无人机继续飞行。

2020-09-17

  一些大公司可以提供基于无人机舰队服务的雄心勃勃的计划,所有这些计划都将超越一个重大的操作挑战:商业无人机受到电池容量的限制。解决这个问题的一个方法是使用更有效、更灵活的充电解决方案。

  这解释了为什么人们对Wibotic感兴趣,这是一家为无人机和机器人设计和制造电池充电解决方案的公司。公司刚成立4年,最近收到第一轮融资570万美元。

  Wibotic为航空、移动、航海和工业机器人市场提供无线充电和电源优化解决方案。该公司的自适应适应技术提供了一种新的感应式动力传输方法,它说它提供了无人机和其他飞行设备所需的动力水平。

  这种优化方案通过软件库提供了电池充电参数的具体监控。结合无线充电硬件的战略部署,设计这些软件功能是为了优化无人机的正常运行时间。

  wibotic的无线充电解决方案还处理充电时间表;它们旨在清除多个机器人在不同时间从同一发射器充电的路径。

  无线电功率传输(WPT)

  使用电磁场作为电源的历史可以追溯到19世纪末,那时尼古拉·特斯拉首次演示了无线充电。无线方法众所周知,但发射机的设计、位置、最大效率和对全系统验证方法的需求是复杂的挑战,需要具体技能和使用数值模拟等尖端工具。最常见的无线电力传输系统(wpt)采用感应耦合或mri,每个系统都有自己的优缺点。

  最为常用的方法是电感法——通常在消耗品中使用。不幸的是,它们只有在天线非常接近时才能工作。机器人和无人机的定位不够精确,传感系统提供可靠的充电。

  MR技术是最新的技术,它在定位上更加灵活。但典型的共振系统却有一个特殊的区域,可以充分发挥其效能。但如果机器人只在短时间内停止或离开中心,充电效率会降低,充电时间会增加,充电时间也会增加。

  wibotic的技术是基于感应和磁共振系统的优点,因为它结合了强度。

  wibotic的ceobenwates说,我们的专利自适应系统不断监控天线的相对位置,动态调整硬件和固体参数,以保持最大的效率-提供可靠的高功率电平充电,并在几厘米的垂直、水平和角偏移范围内。

  各种各样的技术效率

  软件算法。

  当电池电量不足时,知道无人机何时充电是评估停机时间的主要功能之一。不同的机器人有不同类型的电池化学、电压和电流特性。wibotic的能量优化软件可以测量可充电机器人并确定充电的最佳方式。

  Wibotic的固件允许机器人操作员监控和设置所需的充电参数。机载计算机允许无人机直接访问机载充电器执行同样的功能。一个有组织的无线充电网络可以让机器人持续充电,最小化停机时间,降低机器人队伍的整体成本。

  许多机器人的创新之处都来自于发射机上射频放大器的输出,而在接收端,则是整流器的输入,因此我们可以动态调节系统阻抗,以确保电力传输的最佳效果,方法是维持空心变压器两侧的源阻抗和负载阻抗匹配。我们动态地实时调整和感知事物,以适应系统中的运动、断开或变化。"Waters说。

  wibotic系统架构

  无人驾驶飞机无线充电站是一个3英尺×3英尺的标准方形平台,由一个“智能”板组成,它能在无人驾驶飞机降落时判断其携带的电池类型,从而确定精确的充电参数。

  所有WiBotic无线充电系统都由四个主要硬件组件组成:发射单元、发射天线线圈、车载充电单元和接收天线线圈。

  wibotic架构框图

  该发射机通过交流电源产生无线高频信号。讯号由SMA同轴电缆传送到发射机天线线圈,产生电场和磁场。可以根据无人驾驶飞机的跑道安装到任何目的地。

  发射机辩别任何装备有机载充电装置和接收机天线线圈的发射机,并自动启动,为其提供适当的电能。接受天线线圈向机载充电器传输能量。飞机上的充电器把信号转换成直流电压,并控制电池的充电特性,这样就可以对多种电池进行安全充电。

  我们正在使用一个基于ARM的STM32微处理器。我们使用在处理器上运行的复杂状态机和动态控制算法。这些因素共同决定了应如何根据输入信号改变输出。假如你发了几百瓦特的电,改变了不正确的参数,你可能会轻易地毁掉系统,而对系统没有好处。因此,能够及时地决定如何对环境状况的变化作出反应是我们制度的重要组成部分。如果需要快速地完成任务,而又不需要大量的计算能力,那么就需要在软硬件方面更好地优化。使用GaN技术半导体作为我们RF放大器的一个必要组成部分,是优化硬件性能不可或缺的一部分。

  通过在高开关频率下最高效率的工作,GaN技术为这些情况提供了无线的自主充电。为了与GaN系统公司合作,Wibotic公司将GaN公司的设备集成起来,以满足无人机和机器人所需的功率水平和天线范围。另外,Vicor48VVI芯片PRM调整器PRM在WiboticTR-110无线充电站中提供了发射电源,从而实现了无人驾驶飞机/无人机机载接收器的无线供电。该PRM从AC-DC电源中接收48V电压,输出电压由约20-55V自适应控制和切断。

  我们关注机器人,自动化和工业设备。但是我们对许多行业无线充电的增长感到兴奋;它在移动电话中的应用率在不断增加,并扩展到其他许多行业。Wibotic公司业务发展副总裁马特·卡尔森(MattCarlson)表示。“我们正在开发更多符合人工智能和机器学习的算法——基于历史趋势,并将其用于未来的分析性能,尤其是在电池充电方面,”他继续说道。

  利用无线无人机充电系统,可以利用基于云的软件、API和工具远程监控充电过程,确保无人机在需要时快速充电,或者在飞行计划不太大时缓慢充电。

  wibotic已经与许多客户合作,包括waypoint机器人、clearpath机器人和航空。

  公司的客户遍及五大洲13个国家,包括无人驾驶飞机、移动机器人、以及以电池为唯一动力的物联网应用。

  新一轮融资将帮助公司推进无线充电技术,扩大销售团队,加快增长以满足客户需求。

  沃特斯解释说:“我们需要确保作为这个机器人市场的基础设施,我们比我们的客户领先一步。”“他们需要对我们的产品、我们的团队和我们的公司有信心,以便推广机器人生态系统的一个主要组成部分。”