WiBotic ha aggiunto una versione con grado di protezione IP65 alla sua famiglia di caricatori wireless da 1 kW, e il suo amministratore delegato afferma che già flotte di appena 20-40 robot mobili possono incontrare un collo di bottiglia nella ricarica. Ben Waters, CEO dell'azienda, ha descritto questo cambiamento in un'intervista su come la strategia di ricarica wireless evolva al crescere dei deployment.
Il ragionamento ruota attorno alla ricarica di opportunità (opportunity charging), un metodo che secondo Waters è diventato praticabile ora che le flotte hanno dimensioni tali da richiederlo. Questo articolo illustra la strategia, le questioni di progettazione che secondo Waters le aziende dovrebbero risolvere fin da subito e le novità di prodotto in WiBotic. Si chiude con un'analisi di ciò che le affermazioni dimostrano e di ciò che non dimostrano sulla ricarica wireless per le flotte di robot.
Perché la ricarica della flotta diventa un collo di bottiglia
L'approccio più comune è collocare i caricatori ai margini dello stabilimento e mandarvi il robot quando la batteria scende sotto una soglia, ad esempio il 20%. Waters sostiene che per una flotta piccola questa soluzione è facile da implementare, perché la regola è semplice: quando un robot arriva al 20%, si ferma e va a una stazione di ricarica.
Il problema cresce con le dimensioni della flotta. Un robot situato all'estremità opposta di uno stabilimento può dover percorrere 10 minuti per raggiungere un caricatore. Durante il tragitto deve evitare altro traffico e il sistema di gestione della flotta potrebbe non assegnargli più compiti, anche se si trova in un'area in cui c'è un'attività da svolgere. Secondo Waters questo genera fermi macchina indesiderati e diventa un collo di bottiglia anche in flotte da 20-40 robot.
Ricarica di opportunità con la tecnologia wireless
La ricarica di opportunità colloca le stazioni di ricarica nei punti in cui i robot si fermano naturalmente. Se un robot termina un'attività e resta fermo per 10 secondi, un caricatore posizionato in quel punto può aggiungere energia durante la pausa. Waters afferma che, se ripetute abbastanza spesso, queste brevi ricariche apportano una quantità notevole di energia all'intera flotta e permettono ai robot di lavorare 24 ore su 24 senza uscire dai propri cicli operativi.
A suo avviso, questo approccio ha senso solo con la ricarica wireless. I caricatori a contatto verrebbero agganciati molto più spesso e anche un contatto molto robusto richiederebbe prima o poi manutenzione, moltiplicata per ogni caricatore della flotta. Waters sostiene che la ricarica di opportunità sia il motivo principale per cui oggi le aziende si rivolgono a WiBotic per l'alimentazione wireless.
Le questioni di progettazione da risolvere subito
Waters ha indicato tre aspetti che le aziende dovrebbero affrontare in fase di progettazione del sistema e non dopo l'installazione. Il primo è l'infrastruttura elettrica: dove si trovano le prese, quante sono e se sono dimensionate per il carico complessivo di tutti i caricatori previsti. Secondo lui i team spesso se ne accorgono troppo tardi.
Il secondo è il dimensionamento della batteria. Waters riferisce che molte aziende si chiedono se serva una batteria per otto ore di autonomia oppure una che supporti una ricarica molto rapida, e che nelle batterie questi due obiettivi tendono a essere in conflitto. Alcune, a suo dire, sovradimensionano il sistema e aggiungono costi di batteria non necessari, soprattutto quando una strategia di ricarica potrebbe colmare la differenza.
Aggiunge che i clienti chiedono spesso di caricare il più velocemente possibile. WiBotic in genere parte dal presupposto che queste scelte siano state fatte per buoni motivi. Con i clienti più vicini, però, a volte chiede se abbiano verificato nella scheda tecnica del produttore della batteria l'effetto di una velocità di ricarica di 3C sulla durata, e se quel costo valga la pena.
Il terzo aspetto è la manutenzione. Waters afferma che i team che completano la progettazione e iniziano il deployment senza considerare questi punti incontreranno probabilmente tutti i problemi nel giro di un paio di mesi, se non prima.
Direzione del prodotto e nuovi mercati
WiBotic ha ampliato il proprio raggio d'azione oltre la robotica tradizionale, arrivando a pulizia professionale dei pavimenti, carrelli medicali, spazio e difesa: settori che, secondo Waters, usano lo stesso prodotto di ricarica wireless e autonoma dei clienti storici della robotica. Waters riferisce che quest'anno i clienti storici della robotica hanno registrato una crescita significativa dei volumi, con forte attività nei robot mobili autonomi (AMR) per l'automotive e nell'ispezione all'aperto presso le sottostazioni energetiche. Ha definito i robot umanoidi una variabile imprevedibile, ambito in cui la ricarica wireless potrebbe ridurre i tempi di fermo.
Sul fronte dei prodotti, Waters spiega che WiBotic vende sistemi standard e certificati anziché personalizzare ciascuna soluzione. La famiglia da 1 kW era inizialmente disponibile solo in formato IP20, e ora l'azienda ha rilasciato una versione IP65. Secondo lui questo grado di protezione è necessario per la robotica da esterni ed è auspicabile anche per usi in ambienti interni come la pulizia dei pavimenti, dove sono presenti acqua e polvere.
Lo sviluppo si concentra ora su dimensioni e peso, oltre che sulla potenza. WiBotic sta realizzando sistemi leggeri e ad alta potenza per i droni, che secondo Waters si adattano anche agli umanoidi, dato che la massa aggiuntiva costringe un umanoide a consumare più energia per mantenere l'equilibrio. L'azienda sta inoltre lavorando per portare i suoi prodotti attuali a un livello di 3 kW.
Cosa significa e che cosa resta da dimostrare
L'affermazione centrale è che la strategia di ricarica, e non solo la capacità della batteria, determina la disponibilità operativa della flotta. È un'osservazione operativa ragionevole. Una regola a soglia che manda i robot in lunghi spostamenti verso caricatori fissi spreca tempo di percorrenza e sottrae i robot alle aree produttive, e il costo aumenta man mano che più robot condividono gli stessi caricatori. Spostare i caricatori dove i robot già si fermano affronta direttamente il problema.
L'argomentazione a favore del wireless è coerente al suo interno, ma proviene da un produttore di caricatori wireless. Si basa sull'usura dei contatti: più agganci frequenti significano più cicli meccanici e più manutenzione. Waters non ha fornito tassi di guasto, confronti di costo o dati di efficienza rispetto ai sistemi a contatto, quindi l'entità del vantaggio non è dimostrata. Il trasferimento wireless comporta in genere compromessi propri, e nessuno è stato discusso.
Anche la soglia di 20-40 robot è un'affermazione basata sull'esperienza, non un risultato misurato. Layout dello stabilimento, durata delle attività e chimica della batteria sposterebbero tutti il punto in cui compare il collo di bottiglia.
I consigli di progettazione sono la parte più facilmente trasferibile. Verificare la potenza nominale delle prese, evitare batterie sovradimensionate e valutare le velocità di ricarica rapida rispetto alla durata della batteria sono passi a basso costo, validi a prescindere dal tipo di caricatore. Il lavoro su umanoidi e droni è ancora in fase di sviluppo e l'obiettivo dei 3 kW non ha una tempistica dichiarata, quindi per WiBotic questi mercati restano ancora da dimostrare.
