WiBotic是一家為無人機和機器人電池設計和制造電池無線充電解決方案的初創公司，因其解決商用無人機的重大操作挑戰而引起了人們的興趣。希望提供基于無人機機隊的服務的公司都面臨電池容量有限的問題，這是影響商用無人機飛行時間的限制因素。

更高效、更靈活的充電解決方案是解決這一挑戰的關鍵，這就是 WiBotic 的用武之地。這家成立 4 年的初創公司已獲得 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。

WiBotic 為空中、移動、海洋和工業機器人市場提供無線充電和電源優化解決方案。其自適應匹配技術為感應功率傳輸提供了一種新方法，該公司稱該方法可提供無人機和其他飛行設備所需的功率水平。

此類優化解決方案通過軟件庫提供對電池充電參數的詳細監控。結合無線充電硬件的戰略部署，這些軟件功能旨在優化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度；它們旨在為多個機器人在不同時間從同一個發射器充電掃清障礙。

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無線電力傳輸

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，但發射機的設計、它們的位置、最大化效率以及對整個系統的驗證行為的需求代表了一個復雜的挑戰，需要特定的技能和使用先進的工具，如數值模擬。最常見的?無線電力傳輸 (WPT) 系統使用的方法?是電感耦合或 MRI，它們各有優缺點。

最常見的方法是感應方法——通常在消費設備中發現。不幸的是，只有當天線非常靠近時它們才有效。機器人和無人機無法準確定位自己，以確保感應系統提供可靠的充電。

磁共振技術是最新的技術，可提供更大的定位靈活性。然而，典型的共振系統有一個特殊的區域，可以在其中發揮最大的效率。但是，如果機器人短暫停止或偏離中心，則會降低效率并增加充電時間。

WiBotic 技術基于電感和諧振系統的優點，因為它結合了兩者的優點。“我們獲得專利的自適應匹配系統會持續監控相對天線位置并動態調整硬件和固件參數以保持最高效率——在高功率水平下提供可靠的充電，并且跨越幾厘米的垂直、水平和角度偏移，”Ben Waters 說, WiBotic 的首席執行官。

各種技術的效率（圖片來源：WiBotic）

軟件算法

知道何時在電池電量低時為無人機充電是評估停機時間的一個重要功能。不同的機器人會有不同類型的電池化學成分、電壓和電流。WiBotic 的能源優化軟件可以評估進入充電的機器人并確定給它們充電的最佳方式。

Wibotic 固件允許機器人操作員監控和設置所需的充電參數。機載大腦允許無人機直接訪問機載充電器以執行相同的功能。結構化無線充電網絡的架構允許機器人保持充電狀態，最大限度地減少停機時間并降低機器人車隊的總體成本。

“我們在機器人方面的許多創新都來自發射器上射頻放大器的輸出，”沃特斯說。“然后在接收器端——整流器的輸入端——我們能夠動態調整系統的阻抗，以確保通過保持空芯兩側的源阻抗和負載阻抗來最大化我們的功率傳輸變壓器匹配。我們正在非常快速地實時動態調整和感知事物，以適應系統中發生的運動或中斷或變化。”

維博特系統架構

無人機無線充電站是一個方形平臺（標準墊為 3 × 3 英尺），由一個“智能”感應板組成，在無人機著陸期間，它決定供應給飛機的電池類型，從而建立正確的充電參數。

所有 WiBotic 無線充電系統均由四個主要硬件組件組成：發射器單元、發射器天線線圈、車載充電單元和接收天線線圈。

WiBotic 架構框圖（圖片：WiBotic）

發射單元通過交流電源產生高頻無線電力信號。信號通過 SMA 同軸電纜傳輸到發射天線線圈，在那里它產生電場和磁場。線圈可以根據無人機的跑道安裝在任何方向。

發射器單元可識別任何配備車載充電單元和接收器天線線圈的機器人，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。車載充電器將信號轉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，”該公司的首席軟件工程師 Alex Huttunen 說。“我們使用復雜的狀態機以及在處理器本地運行的動態控制算法。這些共同決定了應如何根據傳入信號更改輸出。如果您發送數百瓦的功率并且更改了錯誤的參數，您可能很容易破壞系統而不是使系統受益。因此，能夠確定如何實時應對不斷變化的條件是我們系統的重要組成部分。當您需要快速做事并且沒有大量計算能力時，需要在軟件和硬件方面進行相當好的優化。

GaN 技術通過以最高效率在高開關頻率下運行，提供這些條件所需的無線自主充電。WiBotic 與 GaN Systems Inc. 合作，集成了 GaN 設備，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 48-V VI 芯片 PRM 穩壓器為 WiBotic TR-110 無線充電站上的發射器供電，后者為機器人/無人機機載接收器無線供電。PRM 接受來自 AC/DC 電源的 48 V 電壓，并且輸出電壓被自適應控制并在 20 至 55 V 之間切斷。

具有無線充電功能的機器人（圖片來源：WiBotic）

“我們主要專注于機器人、自動化和工業設備，但我們對無線充電在許多行業的發展感到非常興奮；WiBotic 業務發展副總裁馬特卡爾森說：“它在手機中的應用正在增加，并擴展到許多其他行業。” 他繼續說道，“我們正在開發更多算法，這些算法將根據歷史趨勢與人工智能和機器學習保持一致，并將它們應用于分析的未來性能，特別是圍繞電池充電。”

通過無線無人機充電系統，可以使用基于云的軟件、API 和工具遠程監控和控制整個充電過程，以確保無人機在需要時盡快充電，或在飛行計劃不大量時更慢地充電。

審核編輯 黃昊宇