무선 충전 솔루션으로 계속 발전하는 드론

드론 함대를 기반으로 한 서비스를 제공할 큰 계획을 가진 대기업이 있으며 모두 심각한 운영 문제를 극복하기를 열망하고 있습니다. 상업용 드론의 비행 시간은 제한된 배터리 용량으로 인해 제한됩니다. 이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 보다 효율적이고 유연한 충전 솔루션을 사용하는 것입니다. 이는 드론 및 로봇 배터리 충전 솔루션을 설계 및 제조하는 WiBotic에 대한 뜨거운 관심을 설명합니다. 4년 된 이 스타트업은 시리즈 A 자금으로 570만 달러를 확보했습니다.

투자자로는 Junson Capital, SV Tech Ventures, Rolling Bay Ventures, Aves Capital, The W Fund 및 WRF Capital 등이 있습니다.

WiBotic은 항공, 모바일, 해양 및 산업용 로봇 시장을 위한 무선 충전 및 전력 최적화 솔루션을 제공합니다. 자사의 Adaptive Matching 기술은 드론 및 기타 비행 장치에 필요한 전력 수준을 제공한다고 회사에서 말하는 유도 전력 전달을 위한 새로운 방법을 제공합니다.

이러한 최적화 솔루션은 소프트웨어 라이브러리를 통해 배터리 충전 매개변수에 대한 자세한 모니터링을 제공합니다. 무선 충전 하드웨어의 전략적 배치와 결합된 이러한 소프트웨어 기능은 드론의 가동 시간을 최적화하도록 설계되었습니다.

WiBotic 무선 충전 솔루션은 충전 일정도 처리합니다. 여러 로봇이 동일한 송신기에서 서로 다른 시간에 충전할 수 있도록 설계되었습니다.

무선 전력 전송(WPT)

전기 소스로 전자기장의 사용은 Nikola Tesla가 처음으로 전선 없이 전기를 전송하는 것을 시연한 19세기 후반으로 거슬러 올라갑니다. 무선 방법론은 잘 알려져 있지만 송신기의 설계, 위치, 효율성 극대화 및 전체 시스템의 검증된 동작에 대한 필요성은 특정 기술과 수치 시뮬레이션과 같은 고급 도구의 사용이 필요한 복잡한 문제를 나타냅니다. 가장 일반적인 WPT 시스템에서 사용되는 방법은 각각 장단점이 있는 유도 결합 또는 MRI입니다.

가장 일반적인 방법은 소비자 기기에서 일반적으로 볼 수 있는 유도 방법입니다. 불행히도 안테나가 매우 가까이 있을 때만 효율적입니다. 로봇과 드론은 유도 시스템이 안정적인 충전을 제공할 만큼 충분히 정확하게 위치를 잡을 수 없습니다.

자기 공명 기술은 위치 지정에 훨씬 더 많은 유연성을 제공하는 최신 기술입니다. 그러나 일반적인 공진 시스템에는 최대 효율을 활용할 수 있는 특별한 영역이 있습니다. 그러나 로봇이 잠시 멈추거나 중심에서 벗어나면 효율성이 떨어지고 충전 시간이 늘어납니다.

WiBotic 기술은 유도 시스템과 공진 시스템의 장점을 모두 통합하여 두 가지 장점을 모두 기반으로 합니다. Ben Waters는 "특허를 받은 Adaptive Matching 시스템은 상대 안테나 위치를 지속적으로 모니터링하고 하드웨어 및 펌웨어 매개변수를 동적으로 조정하여 최대 효율을 유지함으로써 높은 전력 수준에서 수 센티미터의 수직, 수평 및 각도 오프셋에 걸쳐 안정적인 충전을 제공합니다"라고 말했습니다. 와이보틱 CEO.

그림 1:다양한 기술의 효율성. 이미지를 클릭하면 확대됩니다. (출처:Wibotic)

소프트웨어 알고리즘

배터리가 부족할 때 드론을 충전할 시기를 아는 것은 가동 중지 시간을 평가하는 중요한 기능입니다. 로봇마다 다른 유형의 배터리 화학, 전압 및 전류가 있습니다. WiBotic의 에너지 최적화 소프트웨어는 충전을 위해 들어오는 로봇을 평가하고 가장 좋은 충전 방법을 결정할 수 있습니다.

Wibotic 펌웨어를 사용하면 로봇 작업자가 원하는 충전 매개변수를 모니터링하고 설정할 수 있습니다. 온보드 브레인을 통해 드론은 온보드 충전기에 직접 액세스하여 동일한 기능을 수행할 수 있습니다. 구조화된 무선 충전 네트워크의 아키텍처를 통해 로봇은 충전 상태를 유지하고 가동 중지 시간을 최소화하고 로봇 함대의 전체 비용을 절감할 수 있습니다.

"로봇 공학에 대한 우리의 많은 혁신은 송신기의 RF 증폭기 출력에서 ​​나온 다음 수신기 측에서 정류기로의 입력에서 나옵니다. 여기서 우리는 시스템 임피던스를 동적으로 조정하여 공심 변압기의 양쪽에 있는 소스 및 부하 임피던스를 일치하도록 유지하여 전력 전달을 최대화합니다. 우리는 시스템에서 발생하는 움직임이나 중단 또는 변경 사항을 수용하기 위해 실시간으로 매우 빠르게 동적으로 조정하고 감지하고 있습니다.”라고 Waters가 말했습니다.

위보틱 시스템 아키텍처

드론용 무선 충전 스테이션은 드론이 착륙하는 동안 항공기에 공급되는 배터리 유형을 결정하여 이를 설정하는 "지능형" 유도 플레이트로 구성된 정사각형 플랫폼(표준 패드의 경우 3피트 x 3피트)입니다. 올바른 충전 매개변수.

모든 WiBotic 무선 충전 시스템은 송신기 유닛, 송신기 안테나 코일, 온보드 충전 유닛, 수신 안테나 코일의 4가지 기본 하드웨어 구성요소로 구성됩니다.

그림 2:Wibotic 아키텍처의 블록 다이어그램. 이미지를 클릭하면 확대됩니다. (출처:Wibotic)

송신부는 AC 소스를 통해 고주파 무선 전력 신호를 생성한다. 신호는 SMA 동축 케이블을 통해 전송 안테나 코일로 이동하여 전기장과 자기장을 모두 생성합니다. 코일은 드론의 활주로에 따라 원하는 방향으로 장착할 수 있습니다.

송신기 장치는 온보드 충전 장치와 수신기 안테나 코일이 장착된 들어오는 로봇을 인식하고 자동으로 활성화되어 적절한 양의 에너지를 제공합니다. 수집 코일은 온보드 충전기 회로에 에너지를 공급합니다. 온보드 충전기는 신호를 다시 DC 전압으로 변환하고 배터리 충전 기능을 제어하여 광범위한 배터리를 안전하게 충전합니다.

“우리가 사용하는 프로세서는 ARM 기반 STM32 마이크로컨트롤러입니다. 우리는 프로세서에서 로컬로 실행되는 동적 제어 알고리즘과 함께 복잡한 상태 머신을 사용합니다. 함께 입력 신호에 대한 응답으로 출력을 변경해야 하는 방법을 결정합니다. 수백 와트의 전력을 보내고 있고 잘못된 매개변수를 변경하면 시스템에 도움이 되는 대신 시스템을 매우 쉽게 중단시킬 수 있습니다. 따라서 실시간으로 변화하는 조건에 대응하기 위해 무엇을 해야 하는지 결정할 수 있는 것은 우리 시스템의 큰 부분입니다. 그리고 작업을 빠르게 수행해야 하고 엄청난 양의 컴퓨팅 기능이 없는 경우 소프트웨어와 하드웨어 모두에서 상당히 최적화되어야 합니다. RF 증폭기에 GaN 기술 반도체를 활용하는 것은 하드웨어 성능을 최적화하는 데 필수적이었습니다.”라고 회사의 수석 소프트웨어 엔지니어인 Alex Huttunen이 말했습니다.

GaN 기술은 최대 효율로 높은 스위칭 주파수에서 작동하여 이러한 조건에 필요한 무선 자율 충전을 제공합니다. WiBotic은 GaN Systems Inc.와 협력하여 GaN 장치를 통합하여 드론과 로봇 모두에 필요한 전력 수준 및 안테나 범위 요구 사항을 제공합니다. 또한 Vicor 48V VI 칩 PRM 레귤레이터 PRM은 WiBotic TR-110 무선 충전 스테이션에 탑재된 송신기에 전원을 공급하며, 이 송신기는 로봇/드론 탑재 수신기에 무선으로 전원을 공급합니다. PRM은 AC-DC 전원 공급 장치에서 48V를 수용하고 출력 전압은 적응적으로 제어되고 약 20~55V에서 차단됩니다.

그림 3:무선 충전이 가능한 로봇. 이미지를 클릭하면 확대됩니다. (출처:Wibotic)

“우리는 주로 로봇, 자동화 및 산업용 장치에 중점을 두고 있습니다. 그러나 우리는 많은 산업 분야에서 성장하는 무선 충전에 대해 매우 흥분하고 있습니다. WiBotic의 사업 개발 부사장인 Matt Carlson은 그 채택이 휴대폰에서 증가하고 있으며 다른 많은 산업으로도 확장되고 있다고 말했습니다. 그는 계속해서 "우리는 과거 추세를 기반으로 AI 및 기계 학습과 일치하는 더 많은 알고리즘을 개발하고 특히 배터리 충전과 관련된 분석의 미래 성능에 적용하고 있습니다."라고 말했습니다.

무선 드론 충전 시스템을 사용하면 클라우드 기반 소프트웨어, API 및 도구를 사용하여 전체 충전 프로세스를 원격으로 모니터링하고 제어하여 드론이 필요할 때 최대한 빨리 재장전하거나 비행 계획이 많지 않을 때 더 천천히 재장전하도록 할 수 있습니다.

>> 이 기사는 원래 다음 날짜에 게시되었습니다. 자매 사이트인 EE Times.