WiBotic是一家設(shè)計和制造無人機和機器人電池充電解決方案的公司，獲得了投資者的信任。這家成立 4 年的初創(chuàng)公司已獲得 570 萬美元的 A 輪融資。投資者包括 Junson Capital、SV Tech Ventures、Rolling Bay Ventures、Aves Capital、The W Fund 和 WRF Capital 等。

盡管有大公司為無人機機隊提供服務(wù)，并且都渴望克服重大的運營挑戰(zhàn)，即電池容量有限，阻礙了商用無人機的飛行時間。這引發(fā)了對更高效、更靈活的充電解決方案的需求。

WiBotic 為空中、移動、海洋和工業(yè)機器人市場提供無線充電和電源優(yōu)化解決方案。無人機自適應(yīng)匹配技術(shù)提供了一種感應(yīng)電能傳輸?shù)男路椒?，該公司稱該方法可提供無人機和其他飛行設(shè)備所需的功率水平。

此類優(yōu)化解決方案通過軟件庫提供對電池充電參數(shù)的詳細監(jiān)控。結(jié)合無線充電硬件的戰(zhàn)略部署，這些軟件功能優(yōu)化了無人機的正常運行時間。

WiBotic 無線充電解決方案還可以處理充電調(diào)度；它們?yōu)槎鄠€機器人在不同時間從同一個發(fā)射器充電掃清了道路。

無線電力傳輸 (WPT)

使用電磁場作為電力來源可以追溯到 19 世紀后期，當時尼古拉·特斯拉首次展示了無電線的電力傳輸。無線方法是眾所周知的，但是發(fā)射器的設(shè)計、它們的位置、最大化效率以及對整個系統(tǒng)的驗證行為的需求是一項復雜的挑戰(zhàn)，需要特定的技能和使用高級工具（如數(shù)值模擬）。最常見的WPT 系統(tǒng)使用的方法是電感耦合或 MRI，每種方法都有優(yōu)點和缺點。

最常見的方法是感應(yīng)方法——通常在消費設(shè)備中發(fā)現(xiàn)。不幸的是，它們只有在天線非?？拷鼤r才有效。機器人和無人機無法精確定位自己，以確保感應(yīng)系統(tǒng)提供足夠的電荷。

磁共振技術(shù)是最新的技術(shù)，在定位方面提供了更大的靈活性。然而，典型的共振系統(tǒng)有一個可以發(fā)揮最大效率的區(qū)域。但是，如果機器人短暫停止或偏離中心，則其熟練度會降低，并且充電時間會增加。

WiBotic 技術(shù)基于感應(yīng)和諧振系統(tǒng)的優(yōu)勢，因為它融合了兩者的優(yōu)點?！拔覀儷@得專利的自適應(yīng)匹配系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控相對天線位置并動態(tài)調(diào)整硬件和固件參數(shù)以保持最高效率。因此，它提供了可靠的充電、高功率水平以及跨越幾厘米的垂直、水平和角度偏移，”WiBotic 的首席執(zhí)行官 (CEO) Ben Waters 說。

圖 1：各種技術(shù)的效率。（來源：WiBotic）

軟件算法

知道何時在電池電量不足時為無人機充電是評估停機時間的重要特征。不同的機器人將具有不同類型的電池化學成分、電壓和電流。WiBotic 的能源優(yōu)化軟件可以評估進來充電的機器人，并確定為它們充電的最佳方式。

WiBotic 固件允許機器人操作員監(jiān)控和設(shè)置所需的充電參數(shù)。機載大腦使無人機可以直接訪問充電器以執(zhí)行相同的功能。結(jié)構(gòu)化無線充電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)允許機器人保持充電，最大限度地減少停機時間，并降低機器人車隊的總體成本。

根據(jù) Walters 的說法，“機器人技術(shù)開發(fā)的許多創(chuàng)新都來自發(fā)射器上的射頻放大器輸出。在接收器端，以及整流器的輸入端。我們可以動態(tài)調(diào)整我們的系統(tǒng)阻抗，以確保我們通過保持空心變壓器兩側(cè)的源阻抗和負載阻抗匹配來最大化我們的電力傳輸。我們正在實時動態(tài)地調(diào)整和感知事物，以適應(yīng)系統(tǒng)中發(fā)生的運動、中斷或變化，”Waters 說。

WiBotic系統(tǒng)架構(gòu)

無人機無線充電站是一個方形平臺（標準墊為 3 英尺乘 3 英尺），由一個“智能”感應(yīng)板組成，在無人機著陸期間，該感應(yīng)板確定提供給飛機的電池類型，從而建立正確的充電參數(shù)。

所有 WiBotic 無線充電系統(tǒng)均由四個主要硬件組件組成：發(fā)射器單元、發(fā)射器天線線圈、車載充電單元、接收天線線圈。

圖 2：WiBotic 架構(gòu)框圖。來源：WiBotic）

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，在那里它會產(chǎn)生電場和磁場。線圈可以根據(jù)無人機的跑道安裝在任何方向。

發(fā)射器單元識別配備車載充電單元和接收器天線線圈的傳入機器人，并自動激活以提供適量的能量。收集線圈為車載充電器電路提供能量，將信號轉(zhuǎn)換回直流電壓，并控制電池充電功能以安全地為各種電池充電。

“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。這些共同決定了應(yīng)如何更改輸出以響應(yīng)輸入信號。如果您要發(fā)送數(shù)百瓦的功率并且更改了錯誤的參數(shù)，則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確定如何應(yīng)對不斷變化的條件是我們系統(tǒng)的重要組成部分。而當你需要快速做事，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。在我們的射頻放大器中使用 GaN 技術(shù)半導體是優(yōu)化硬件性能不可或缺的一部分，”該公司的首席軟件工程師 Alex Huttunen 說。

GaN 技術(shù)通過以最高效率在高開關(guān)頻率下運行，提供了這些條件所需的無線技術(shù)自主充電。WiBotic 與 GaN Systems Inc. 合作，集成了 GaN 器件，以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 穩(wěn)壓器 PRM 為 WiBotic TR-110 無線充電站上的發(fā)射器供電，后者為機器人/無人機車載接收器無線供電。PRM 接受來自 AC-DC 電源的 48V，并且輸出電壓在 20-55V 左右被自適應(yīng)控制和切斷。

圖 3：具有無線充電功能的機器人。（來源：WiBotic）

“我們主要專注于機器人、自動化和工業(yè)設(shè)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 的業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁 (VP) Matt Carlson 表示，它在手機中的應(yīng)用正在增加，并擴展到其他行業(yè)。他繼續(xù)說道，“我們正在開發(fā)更多的算法，這些算法將基于歷史趨勢與人工智能和機器學習保持一致，并將它們應(yīng)用于未來的分析性能，特別是圍繞電池充電?！?/p>

借助無線無人機充電系統(tǒng)，可以使用基于云的軟件、API 和工具遠程監(jiān)控和控制整個過程，以確保無人機在需要時盡快充電，或者在飛行計劃不大時更慢地充電。

審核編輯 黃昊宇