Drone terus bergerak dengan solusi pengisian daya nirkabel
Ada perusahaan besar dengan rencana besar untuk menawarkan layanan berdasarkan armada drone, dan mereka semua ingin mengatasi tantangan operasi yang signifikan:waktu penerbangan drone komersial dibatasi oleh kapasitas baterai yang terbatas. Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan solusi pengisian daya yang lebih efisien dan fleksibel. Dan itu menjelaskan minat yang besar pada WiBotic, yang merancang dan memproduksi solusi untuk mengisi daya baterai drone dan robot. Startup berusia 4 tahun ini telah mendapatkan pendanaan Seri A senilai $5,7 juta.
Investor termasuk antara lain Junson Capital, SV Tech Ventures, Rolling Bay Ventures, Aves Capital, The W Fund, dan WRF Capital.
WiBotic menawarkan solusi pengisian daya nirkabel dan pengoptimalan daya untuk pasar robot udara, seluler, kelautan, dan industri. Teknologi Adaptive Matching-nya menawarkan metode baru untuk transfer daya induktif yang menurut perusahaan menyediakan tingkat daya yang dibutuhkan untuk drone dan perangkat terbang lainnya.
Solusi pengoptimalan semacam itu memberikan pemantauan terperinci terhadap parameter pengisian daya baterai melalui pustaka perangkat lunak. Dikombinasikan dengan penerapan strategis perangkat keras pengisian daya nirkabel, fitur perangkat lunak ini dirancang untuk mengoptimalkan waktu kerja drone.
Solusi pengisian nirkabel WiBotic juga menangani penjadwalan pengisian ulang; mereka dirancang untuk membuka jalan bagi beberapa robot untuk mengisi daya dari pemancar yang sama pada waktu yang berbeda.
Transfer daya nirkabel (WPT)
Penggunaan medan elektromagnetik sebagai sumber listrik dimulai pada akhir abad kesembilan belas ketika Nikola Tesla pertama kali mendemonstrasikan transmisi listrik tanpa kabel. Metodologi nirkabel sudah terkenal, tetapi desain pemancar, lokasinya, efisiensi maksimal, dan kebutuhan akan perilaku yang divalidasi dari keseluruhan sistem merupakan tantangan kompleks yang memerlukan keterampilan khusus dan penggunaan alat canggih seperti simulasi numerik. Metode yang digunakan oleh sistem WPT yang paling umum adalah kopling induktif atau MRI, yang masing-masing memiliki kekuatan dan kelemahan.
Metode yang paling umum adalah metode induktif — seperti yang biasanya ditemukan di perangkat konsumen. Sayangnya, mereka hanya efisien bila antena sangat berdekatan. Robot dan drone tidak dapat memposisikan diri dengan cukup tepat untuk memastikan bahwa sistem induktif menyediakan muatan yang andal.
Teknologi resonansi magnetik adalah teknologi terbaru yang menawarkan lebih banyak fleksibilitas dalam penentuan posisi. Namun, sistem resonansi tipikal memiliki area khusus di mana efisiensi maksimum dapat dimanfaatkan. Namun, jika robot berhenti sebentar atau tidak berada di tengah, efisiensi berkurang, dan waktu pengisian daya meningkat.
Teknologi WiBotic didasarkan pada kekuatan sistem induktif dan resonansi karena menggabungkan yang terbaik dari keduanya. “Sistem Adaptive Matching kami yang telah dipatenkan secara konstan memantau posisi antena relatif dan secara dinamis menyesuaikan parameter perangkat keras dan firmware untuk mempertahankan efisiensi maksimum — memberikan pengisian daya yang andal, pada tingkat daya tinggi, dan pada offset vertikal, horizontal, dan sudut beberapa sentimeter,” kata Ben Waters, CEO WiBotic.
Gambar 1:Efisiensi berbagai teknologi. Klik gambar untuk memperbesar. (Sumber:Wibotic)
Algoritme perangkat lunak
Mengetahui kapan harus mengisi ulang drone saat baterai hampir habis merupakan fitur penting untuk menilai waktu henti. Robot yang berbeda akan memiliki jenis kimia baterai, voltase, dan arus yang berbeda. Perangkat lunak pengoptimalan energi WiBotic mampu mengevaluasi robot yang masuk untuk mengisi daya dan menentukan cara terbaik untuk mengisi daya.
Firmware Wibotic memungkinkan operator robot untuk memantau dan mengatur parameter pengisian yang diinginkan. Otak onboard memungkinkan drone untuk langsung mengakses pengisi daya onboard untuk melakukan fungsi yang sama. Arsitektur jaringan pengisian daya nirkabel terstruktur memungkinkan robot tetap mengisi daya, meminimalkan waktu henti, dan mengurangi biaya keseluruhan armada robot.
“Banyak inovasi kami untuk robotika muncul pada keluaran penguat RF pada pemancar, dan kemudian pada sisi penerima, masukan ke penyearah, di situlah kami dapat menyetel impedansi sistem kami secara dinamis untuk memastikan bahwa kami memaksimalkan transfer daya kami dengan menjaga impedansi sumber dan beban di kedua sisi transformator inti-udara tetap seimbang. Kami secara dinamis menyetel dan merasakan sesuatu dengan sangat cepat secara real-time untuk mengakomodasi pergerakan atau gangguan atau perubahan saat terjadi dalam sistem,” kata Waters.
Arsitektur sistem Wibotik
Stasiun pengisian nirkabel untuk drone adalah platform persegi (3 kaki kali 3 kaki untuk pad standar) yang terdiri dari pelat induksi "cerdas" yang, selama pendaratan drone, menentukan jenis baterai yang dipasok ke pesawat, sehingga menetapkan parameter pengisian yang benar.
Semua sistem pengisian nirkabel WiBotic terdiri dari empat komponen perangkat keras utama:unit pemancar, kumparan antena pemancar, unit pengisi daya terpasang, kumparan antena penerima.
Gambar 2:diagram blok arsitektur Wibotic. Klik gambar untuk memperbesar. (Sumber:Wibotic)
Unit pemancar menghasilkan sinyal daya nirkabel frekuensi tinggi melalui sumber AC. Sinyal berjalan melalui kabel koaksial SMA ke kumparan antena pemancar, di mana ia menghasilkan medan listrik dan magnet. Kumparan dapat dipasang dalam orientasi apa pun sesuai dengan landasan drone.
Unit pemancar mengenali setiap robot masuk yang dilengkapi dengan unit pengisi daya terpasang dan kumparan antena penerima dan diaktifkan secara otomatis untuk memberikan jumlah energi yang tepat. Kumparan pengumpul memberi energi ke sirkuit pengisi daya onboard. Pengisi daya terpasang mengubah sinyal kembali ke tegangan DC dan mengontrol fungsi pengisian daya baterai untuk mengisi daya berbagai macam baterai dengan aman.
“Prosesor yang kami gunakan adalah mikrokontroler STM32 berbasis ARM. Kami menggunakan mesin keadaan kompleks bersama dengan algoritme kontrol dinamis yang berjalan secara lokal pada prosesor. Bersama-sama, ini menentukan bagaimana output harus diubah sebagai respons terhadap sinyal yang masuk. Jika Anda mengirimkan daya beberapa ratus watt dan Anda mengubah parameter yang salah, Anda dapat dengan mudah mengganggu sistem alih-alih menguntungkan sistem. Jadi mampu menentukan apa yang harus dilakukan untuk bereaksi terhadap perubahan kondisi secara real-time adalah bagian besar dari sistem kami. Dan ketika Anda perlu melakukan sesuatu dengan cepat dan Anda tidak memiliki kemampuan komputasi yang besar, itu perlu dioptimalkan dengan cukup baik baik dalam perangkat lunak maupun perangkat keras. Memanfaatkan semikonduktor teknologi GaN di amplifier RF kami merupakan bagian integral untuk mengoptimalkan kinerja perangkat keras,” kata Alex Huttunen, insinyur perangkat lunak utama untuk perusahaan.
Teknologi GaN menawarkan pengisian otomatis nirkabel yang dibutuhkan kondisi ini dengan beroperasi pada frekuensi switching yang tinggi dengan efisiensi maksimum. Bekerja sama dengan GaN Systems Inc., WiBotic mengintegrasikan perangkat GaN untuk menyediakan tingkat daya dan persyaratan jangkauan antena yang dibutuhkan drone dan robot. Selain itu, Vicor 48V VI Chip PRM Regulator PRM memberi daya pada pemancar di stasiun pengisian nirkabel WiBotic TR-110, yang secara nirkabel memberi daya pada penerima robot/drone on-board. PRM menerima 48V dari catu daya AC-DC dan tegangan output dikontrol secara adaptif dan terputus dari sekitar 20 – 55V.
Gambar 3:Robot dengan pengisian daya nirkabel. Klik gambar untuk memperbesar. (Sumber:Wibotic)
“Kami terutama berfokus pada robotika, otomatisasi, dan perangkat industri. Namun, kami sangat senang dengan pengisian nirkabel yang berkembang di banyak industri; adopsinya meningkat di ponsel dan juga meluas ke banyak industri lain, kata Matt Carlson, VP Pengembangan Bisnis WiBotic. Dia melanjutkan, “kami sedang mengembangkan lebih banyak algoritme yang akan menyelaraskan dengan AI dan pembelajaran mesin berdasarkan tren historis dan menerapkannya ke performa analisis di masa mendatang, khususnya seputar pengisian daya baterai.”
Dengan sistem pengisian ulang drone nirkabel, seluruh proses pengisian ulang dapat dipantau dan dikendalikan dari jarak jauh menggunakan perangkat lunak, API, dan alat berbasis cloud untuk memastikan bahwa drone memuat ulang secepat mungkin saat dibutuhkan atau lebih lambat saat perencanaan penerbangan tidak masif.
>> Artikel ini awalnya diterbitkan pada situs saudara kami, EE Times.
