ドローンはワイヤレス充電ソリューションを継続的に使用しています

ドローン艦隊に基づいたサービスを提供する大きな計画を持っている大企業があり、それらはすべて、重大な運用上の課題を乗り越えようと熱心に取り組んでいます。商用ドローンの飛行時間は、限られたバッテリー容量によって制約されます。この問題に対処する1つの方法は、より効率的で柔軟な充電ソリューションを使用することです。そしてそれは、ドローンとロボットのバッテリーを充電するためのソリューションを設計および製造するWiBoticへの強い関心を説明しています。 4歳のスタートアップは、シリーズAの資金で570万ドルを確保しました。

投資家には、Junson Capital、SV Tech Ventures、Rolling Bay Ventures、Aves Capital、W Fund、WRFCapitalなどが含まれます。

WiBoticは、空中、モバイル、船舶、および産業用ロボット市場向けのワイヤレス充電および電力最適化ソリューションを提供します。そのアダプティブマッチングテクノロジーは、ドローンやその他の飛行装置に必要な電力レベルを提供すると同社が言う、誘導電力伝達の新しい方法を提供します。

このような最適化ソリューションは、ソフトウェアライブラリを介してバッテリ充電パラメータの詳細な監視を提供します。これらのソフトウェア機能は、ワイヤレス充電ハードウェアの戦略的な展開と組み合わせて、ドローンの稼働時間を最適化するように設計されています。

WiBoticワイヤレス充電ソリューションは再充電スケジューリングも処理します。複数のロボットが同じ送信機から異なる時間に充電する方法を明確にするように設計されています。

ワイヤレス電力伝送（WPT）

電磁界の電源としての使用は、ニコラ・テスラが最初に電線なしで送電を実証した19世紀後半にさかのぼります。ワイヤレス手法はよく知られていますが、送信機の設計、その位置、効率の最大化、およびシステム全体の検証済みの動作の必要性は、特定のスキルと数値シミュレーションなどの高度なツールの使用を必要とする複雑な課題を表しています。最も一般的なWPTシステムで使用される方法は、誘導結合またはMRIであり、それぞれに長所と短所があります。

最も一般的な方法は、消費者向けデバイスで一般的に見られる誘導型の方法です。残念ながら、アンテナが非常に接近している場合にのみ効率的です。ロボットとドローンは、誘導システムが信頼できる電荷を提供することを確認するのに十分な精度で自分自身を配置することはできません。

磁気共鳴技術は、ポジショニングの柔軟性を大幅に高める最新の技術です。ただし、一般的な共振システムには、最大の効率を活用できる特別な領域があります。ただし、ロボットが一時的に停止したり、中心から外れたりすると、効率が低下し、充電時間が長くなります。

WiBoticテクノロジーは、誘導システムと共振システムの両方の長所を取り入れているため、両方の長所に基づいています。 「当社の特許取得済みのアダプティブマッチングシステムは、相対的なアンテナ位置を常に監視し、ハードウェアとファームウェアの両方のパラメータを動的に調整して、最大の効率を維持します。高電力レベルで、垂直、水平、角度のオフセットが数センチメートルにわたって、信頼性の高い充電を実現します」とベンウォーターズは述べています。 WiBoticのCEO。

図1：さまざまなテクノロジーの効率。画像をクリックすると拡大します。 （出典：Wibotic）

ソフトウェアアルゴリズム

バッテリー残量が少なくなったときにドローンを再充電するタイミングを知ることは、ダウンタイムを評価するための重要な機能です。ロボットが異なれば、バッテリーの化学的性質、電圧、電流の種類も異なります。 WiBoticのエネルギー最適化ソフトウェアは、充電のためにやってくるロボットを評価し、それらを充電するための最良の方法を決定することができます。

Wiboticファームウェアを使用すると、ロボットのオペレーターは必要な充電パラメーターを監視および設定できます。オンボードブレインにより、ドローンはオンボード充電器に直接アクセスして同じ機能を実行できます。構造化されたワイヤレス充電ネットワークのアーキテクチャにより、ロボットは充電を維持し、ダウンタイムを最小限に抑え、ロボットフリートの全体的なコストを削減できます。

「ロボティクスに関する私たちの革新の多くは、送信機のRF増幅器の出力、そして受信機側の整流器への入力にあります。ここで、システムのインピーダンスを動的に調整して、空芯トランスの両側のソースインピーダンスと負荷インピーダンスを一致させて、電力伝送を最大化します。システムで発生する動きや混乱、変化に対応するために、リアルタイムで非常に迅速に動的に調整と検知を行っています」とウォーターズ氏は述べています。

Wiboticシステムアーキテクチャ

ドローン用のワイヤレス充電ステーションは、ドローンの着陸時に航空機に供給されるバッテリーの種類を決定する「インテリジェント」誘導プレートで構成される正方形のプラットフォーム（標準パッドの場合は3フィート×3フィート）です。正しい充電パラメータ。

すべてのWiBoticワイヤレス充電システムは、送信機ユニット、送信機アンテナコイル、オンボード充電ユニット、受信アンテナコイルの4つの主要なハードウェアコンポーネントで構成されています。

図2：Wiboticアーキテクチャのブロック図。画像をクリックすると拡大します。 （出典：Wibotic）

送信ユニットは、AC電源を介して高周波ワイヤレス電力信号を生成します。信号はSMA同軸ケーブルを通って送信アンテナコイルに伝わり、そこで電界と磁界の両方が生成されます。コイルは、ドローンの滑走路に応じて任意の方向に取り付けることができます。

送信機ユニットは、オンボード充電ユニットと受信機アンテナコイルを備えた着信ロボットを認識し、適切な量のエネルギーを提供するために自動的にアクティブになります。収集コイルは、搭載されている充電器回路にエネルギーを供給します。車載充電器は信号をDC電圧に変換し、バッテリー充電機能を制御して、さまざまなバッテリーを安全に充電します。

「私たちが使用しているプロセッサは、ARMベースのSTM32マイクロコントローラです。プロセッサ上でローカルに実行される動的制御アルゴリズムとともに、複雑なステートマシンを使用します。これらが一緒になって、入力信号に応じて出力をどのように変更するかを決定します。数百ワットの電力を送っていて、間違ったパラメータを変更した場合、システムに利益をもたらすのではなく、システムを非常に簡単に混乱させる可能性があります。したがって、変化する条件にリアルタイムで対応するために何をすべきかを決定できることは、私たちのシステムの大きな部分です。また、物事を迅速に行う必要があり、大量のコンピューティング機能がない場合は、ソフトウェアとハ​​ードウェアの両方でかなり最適化する必要があります。 RFアンプでGaNテクノロジー半導体を利用することは、ハードウェアのパフォーマンスを最適化するために不可欠でした」と、同社のリードソフトウェアエンジニアであるAlexHuttunenは述べています。

GaN技術は、最高の効率で高いスイッチング周波数で動作することにより、これらの条件が必要とするワイヤレス自律充電を提供します。 WiBoticはGaNSystems Inc.と協力して、GaNデバイスを統合し、ドローンとロボットの両方が必要とする電力レベルとアンテナ範囲の要件を提供します。さらに、Vicor 48V VIチップPRMレギュレーターPRMは、WiBotic TR-110ワイヤレス充電ステーションに搭載された送信機に電力を供給します。WiBoticTR-110ワイヤレス充電ステーションは、ロボット/ドローンに搭載された受信機にワイヤレスで電力を供給します。 PRMはAC-DC電源から48Vを受け入れ、出力電圧は適応的に制御され、約20〜55Vから遮断されます。

図3：ワイヤレス充電を備えたロボット。画像をクリックすると拡大します。 （出典：Wibotic）

「私たちは主にロボット工学、自動化、産業用デバイスに焦点を当てています。しかし、私たちは多くの業界でワイヤレス充電が成長していることに非常に興奮しています。 WiBoticの事業開発担当副社長であるMattCarlsonは、その採用は携帯電話で増加しており、他の多くの業界にも拡大していると述べています。彼は続けて、「AIと機械学習に対応するアルゴリズムをさらに開発しています。これは、過去の傾向に基づいて、分析の将来のパフォーマンス、特にバッテリーの充電に適用することです。」

ワイヤレスドローン充電システムを使用すると、クラウドベースのソフトウェア、API、ツールを使用して充電プロセス全体をリモートで監視および制御できるため、必要に応じてドローンをできるだけ早く、飛行計画が大規模でない場合はゆっくりとリロードできます。

>>この記事はもともと姉妹サイトのEETimes。