WiBotic是一家設(shè)計和制造無人機(jī)和機(jī)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(jī)機(jī)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(jī)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(jī)器人市場提供無線充電和電源優(yōu)化解決方案。無人機(jī)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ǎ摴痉Q該方法可提供無人機(jī)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(xì)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(jī)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(jī)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(jì)后期，當(dāng)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(fù)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，它們只有在天線非常靠近時才有效。機(jī)器人和無人機(jī)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(jī)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。“我們獲得專利的自適應(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(jī)充電是評估停機(jī)時間的重要特征。不同的機(jī)器人將具有不同類型的電池化學(xué)成分、電壓和電流。WiBotic 的能源優(yōu)化軟件可以評估進(jìn)來充電的機(jī)器人，并確定為它們充電的最佳方式。

WiBotic 固件允許機(jī)器人操作員監(jiān)控和設(shè)置所需的充電參數(shù)。機(jī)載大腦使無人機(jī)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(jī)器人保持充電，最大限度地減少停機(jī)時間，并降低機(jī)器人車隊的總體成本。

根據(jù) Walters 的說法，“機(jī)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(fù)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(jī)無線充電站是一個方形平臺（標(biāo)準(zhǔn)墊為 3 英尺乘 3 英尺），由一個“智能”感應(yīng)板組成，在無人機(jī)著陸期間，該感應(yīng)板確定提供給飛機(jī)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(jī)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(jī)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(fù)雜的狀態(tài)機(jī)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(dāng)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(jìn)行相當(dāng)好的優(yōu)化。在我們的射頻放大器中使用 GaN 技術(shù)半導(dǎo)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(jī)和機(jī)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(jī)器人/無人機(jī)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(jī)器人。（來源：WiBotic）

“我們主要專注于機(jī)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(jī)中的應(yīng)用正在增加，并擴(kuò)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(jī)器學(xué)習(xí)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。”

借助無線無人機(jī)充電系統(tǒng)，可以使用基于云的軟件、API 和工具遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制整個過程，以確保無人機(jī)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