Vicor réalise des percées en matière de conversion de puissance pour alimenter une révolution robotique

OLogic intègre des modules d’alimentation avancés et intégrés de Vicor Power pour allumer une nouvelle génération de robots mobiles

Les innovations dans la technologie de conversion de puissance permettent une transformation de la conception robotique.

Les modules d’alimentation intégrés d’aujourd’hui répondent aux exigences de taille, de poids, de budgets énergétiques et de rentabilité nécessaires pour déplacer les robots des applications industrielles, résidentielles et commerciales vers un vaste nouveau paysage limité uniquement par l’imagination.

Nous atteignons un point de basculement où les robots apportent d’énormes avantages à nos vies. Et OLogic est une grande raison pour laquelle nous voyons leur prolifération.

OLogic, une société de conseil en électronique de Santa Clara, en Californie, a plus de 15 ans d’expérience dans l’aide à sa clientèle pour commercialiser des conceptions robotiques en grands et petits volumes en fournissant une assistance en ingénierie électrique, mécanique et industrielle, ainsi qu’en ingénierie logicielle et micrologicielle.

Cela inclut une expertise dans l’intégration de l’électronique de puissance, qui est une considération de conception primordiale qui détermine la portée, la fonctionnalité et la capacité de charge des robots mobiles.

OLogic a conçu des dizaines de robots dans de nombreux secteurs, notamment l’agriculture, les maisons intelligentes et le contrôle des stocks, pour n’en nommer que quelques-uns. OLogic fait remonter sa clientèle robotique à une start-up considérée par beaucoup comme l’ancêtre de la robotique mobile dans la Silicon Valley.

Willow Garage a été remarqué pour sa capacité à lier des logiciels open source prêts à l’emploi d’universités et d’autres entités pour aider les robots à effectuer des tâches difficiles.

Lorsque l’entreprise s’est dissoute en 2014, elle a déclenché une diaspora d’experts en logiciels de robotique qui ont ensuite fondé presque toutes les start-up de robotique importantes de la Bay Area. Cela a ouvert de nouvelles affaires pour OLogic avec des sociétés telles que Savioke, Knightscope, Fetch et Dusty Robotics.

Exemple de réseau de distribution d’énergie robotique : OLogic utilise des modules d’alimentation Vicor (Buck, Buck Boosts et PRM) dans ses robots car ils sont puissants, efficaces et faciles à utiliser.

« Nous utilisons désormais les régulateurs Vicor ZVS Buck partout sur les robots mobiles. Je n’ai jamais à penser à « Oh, j’ai besoin de cinq ou dix ampères à 12 volts, alors je vais construire ma propre alimentation ». Je ne pense plus jamais de cette façon », déclare le PDG d’OLogic, Ted Larson.

« Les vraies rock stars de l’industrie de la robotique sont celles qui font des logiciels de haut niveau pour des choses comme l’apprentissage automatique ou la navigation algorithmique des tâches robotiques », poursuit Larson. « L’électronique est une sorte de réflexion après coup. Ce qui se passe, c’est que les gens pensent qu’ils peuvent s’en tirer en achetant tous ces trucs prêts à l’emploi, puis en les branchant ensemble. Il se transforme très rapidement en château de cartes.

Mettre le pouvoir au premier plan

Les robots mobiles ont des défis de puissance uniques et nécessitent un éventail de niveaux de puissance. Les capteurs, servomoteurs, actionneurs, serveurs de données, systèmes de communication et autres dispositifs qui font fonctionner le robot ont des exigences différentes en matière de puissance et de densité de puissance.

Certains sont avides de pouvoir. D’autres peuvent fonctionner rarement. Cela exige la capacité de fournir de l’énergie rapidement, proprement et de manière rentable à partir d’une source d’alimentation par batterie.

« Les pièces que nous avons utilisées le plus récemment sont les régulateurs Buck Vicor ZVS », déclare Larson. « Nous les utilisons partout sur les robots mobiles maintenant. Je n’ai jamais à penser à « Oh, j’ai besoin de cinq ou 10 ampères à 12 volts, alors je vais construire ma propre alimentation. » Je ne pense plus jamais de cette façon.

Gain de temps et d’argent grâce à l’automatisation de l’aménagement du bâtiment

Un client travaillant en étroite collaboration avec OLogic pour optimiser son profil de puissance est Dusty Robotics (Dusty). Basé à Mountain View, en Californie, Dusty construit des outils robotisés pour la main-d’œuvre de la construction moderne.

Pendant des siècles, l’industrie de la construction a utilisé deux outils simples pour tracer les plans d’étage des bâtiments : un ruban à mesurer et un cordeau à craie. Même aujourd’hui, lorsque les architectes conçoivent des bâtiments à l’aide de modèles CAO 3D sophistiqués, le processus nécessite toujours que la mise en page soit imprimée sur papier, transportée sur le chantier et transférée manuellement au sol.

Le processus de ruban à mesurer et de marqueur est lent et sujet aux erreurs humaines qui ont un impact sur les calendriers et les budgets. Les erreurs entraînent des reprises, qui représentent généralement 10 % du coût d’un projet de construction, selon Dusty.

« Lorsque les plans sont établis à la main, de nombreuses erreurs sont commises, en fait bien plus que l’industrie de la construction n’en a conscience », déclare Philipp Herget, co-fondateur et CTO de Dusty Robotics.

« Nous avons entendu parler de cas où des erreurs de mise en page ont entraîné la faillite d’entreprises de construction. Nous empêchons les erreurs de se produire car tout est marqué correctement – pas à la main, par un robot. »

Dusty FieldPrinter est 5 fois plus rapide avec zéro erreur

Dusty élimine le processus conventionnel et laborieux de transfert physique des plans de construction sur le sol avec un robot programmé sur le chantier pour automatiser la même tâche.

Le robot Dusty FieldPrinter charge une version numérique du plan d’étage, puis imprime la mise en page au sol pour des éléments tels que les murs, les portes, la plomberie et les circuits électriques. Et il le fait à des vitesses environ cinq fois plus rapides qu’un humain et à moins d’un seizième de pouce selon les spécifications.

Cette innovation aide l’industrie de la construction à fonctionner davantage comme un fabricant numérisé, en augmentant la cohérence, la prévisibilité et la fiabilité tout en améliorant les conditions de travail des artisans qualifiés qui sont au cœur du processus de construction.

« Si vous pouvez réduire le temps alloué dans votre emploi du temps, vous pouvez accélérer la rapidité avec laquelle le bâtiment sera construit », a déclaré Herget. « Et plus tôt le bâtiment sera terminé, plus tôt vous pourrez commencer à percevoir des revenus. Le temps, c’est de l’argent. »

Alimenter le robot Dusty FieldPrinter

Le FieldPrinter de Dusty est un robot mobile alimenté par batterie qui fonctionne pendant de longues périodes dans diverses conditions météorologiques. Il comprend de nombreux appareils électroniques différents, y compris des capteurs, des moteurs d’entraînement et des composants motorisés, des processeurs lourds en calculs et une imprimante – qui ont tous des exigences de tension et de courant de fonctionnement différentes.

C’est pourquoi Dusty a engagé OLogic pour construire l’électronique de base de son robot. OLogic a commencé par utiliser des solutions d’alimentation discrètes. Au fil du temps, cependant, Vicor Corporation a introduit OLogic dans une approche modulaire de la construction de réseaux de distribution d’énergie (PDN) pour les robots.

OLogic s’est rendu compte qu’ils étaient incapables de concevoir quelque chose d’aussi efficace sur le plan opérationnel et thermique et avec la large plage de fonctionnement qu’un module d’alimentation Vicor. De plus, les modules Vicor, tels que le ZVS Buck Regulator, sont extrêmement rentables compte tenu des 200 à 300 watts de puissance qu’ils fournissent et de leur efficacité de 97 %.

Avec une longue durée de vie de la batterie et une technologie de conversion de puissance de pointe, l’innovation robotique de Dusty aide à numériser l’industrie de la construction en créant une source unique de vérité sur le chantier, basée sur le modèle numérique.

Au lieu que l’architecte, l’entrepreneur général et chaque partenaire commercial travaillent à partir de leurs propres plans papier, tout le monde construit désormais à partir de la conception unique imprimée sur le sol.

La possibilité de fournir une mise en page numérique améliore la coordination entre ces innombrables partenaires, permettant une meilleure planification, une meilleure exécution et une réalisation plus rapide.

« L’automatisation de la construction améliore ce que les humains peuvent faire », déclare Herget. « Les gens utilisaient des tournevis, et maintenant ils utilisent des outils électriques. Cela rend simplement leur travail beaucoup plus facile.

« Nos outils robotisés permettent à l’industrie de la construction de progresser, créant de meilleurs résultats tout en améliorant l’environnement de travail des artisans qualifiés. »

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Pourquoi les perspectives extérieures sont essentielles pour les percées en matière d’innovation

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L’innovation est largement considérée comme un moteur de progrès, non seulement pour stimuler la croissance économique, mais aussi pour apporter des améliorations vitales dans divers domaines, de la science et de la médecine à l’inégalité et à la durabilité.

N’importe qui peut avoir une bonne idée, vous pouvez donc vous attendre à ce que la répartition des brevets américains ressemble à la démographie du lieu de travail. Bien sûr, c’est loin d’être le cas. De multiples études ont montré que deux groupes sont loin derrière en termes de leadership en matière d’innovation : les femmes et les Afro-Américains.

Ce déséquilibre est souvent attribué à leur sous-représentation dans les domaines de la science, de la technologie, de l’ingénierie et des mathématiques, alias STEM. Mais les données montrent également que les femmes et les Afro-Américains dans les domaines STEM sont beaucoup moins susceptibles de demander des brevets que les hommes blancs.

Si les deux dernières années nous ont appris quelque chose, c’est que nous avons un besoin urgent de solutions innovantes à nos problèmes les plus urgents – des pandémies, du changement climatique et des réseaux électriques vulnérables au racisme systémique et à la propagation de la désinformation et de la haine via les plateformes Big Tech. Nous avons besoin que nos meilleurs esprits innovants travaillent sur ces problèmes, mais des obstacles importants empêchent les groupes sous-représentés de donner vie à leurs idées révolutionnaires. Fait intéressant, ce sont ces « étrangers » qui trouvent souvent plus facile de s’engager dans le type de réflexion combinatoire qui est essentiel au développement de nouvelles solutions.

La recherche montre qu’il est souvent plus facile pour les étrangers de relier des pensées disparates parce qu’ils arrivent à la table avec moins d’idées préconçues que les initiés. Dans une étude de recherche, par exemple, des groupes distincts de charpentiers, de couvreurs et de patineurs à roues alignées ont été invités à proposer des idées sur la façon d’améliorer la conception des masques respiratoires des charpentiers, des ceintures de sécurité des couvreurs et des genouillères des patineurs. Une évaluation indépendante des solutions a révélé que chaque groupe était nettement meilleur pour générer de nouvelles solutions pour les domaines dehors les leurs.

Une étude à plus grande échelle de 166 concours de résolution de problèmes publiés sur la plateforme d’innovation InnoCentive a révélé que les candidatures gagnantes étaient plus susceptibles de provenir de « contributeurs inattendus » dont les domaines d’expertise étaient étrangers au domaine de recherche central. Confirmant cet avantage de la marginalité, une étude de crowdsourcing distincte a révélé que les étrangers à l’industrie étaient plus susceptibles que les initiés de proposer des solutions révolutionnaires à des problèmes de R&D relativement complexes et insolubles.

L’histoire du Dr Patricia Bath, une ophtalmologiste révolutionnaire et l’inventrice de la chirurgie moderne de la cataracte, fournit un exemple puissant de la façon dont ceux qui sont considérés comme des étrangers possèdent des compétences clés pour développer des solutions innovantes – et les formidables obstacles auxquels ils sont confrontés lorsqu’ils tentent d’introduire leur indispensable innovations à la société.

Il y a trente-cinq ans cette année, Bath a déposé un brevet pour une technique au laser pour traiter les cataractes – et deux ans plus tard, à 44 ans, elle est devenue la première femme afro-américaine à recevoir un brevet médical. L’invention de Bath a marqué une percée dans la lutte contre la cécité évitable qui a aidé à améliorer ou à restaurer la vue de millions de personnes dans le monde.

Mais son parcours a été tortueux, rempli d’obstacles liés au sexe et à la race qui auraient conduit la plupart des innovateurs à abandonner.

En 1969, en tant que jeune femme noire entrant dans une réserve d’hommes blancs, Bath était confrontée à des préjugés sexistes, raciaux et d’âge qui affectaient sa crédibilité perçue et, par conséquent, sa capacité à progresser dans le domaine qu’elle avait choisi. Mais elle a utilisé l’un des principaux avantages conférés par ses différences démographiques et sa nouvelle perspective : la capacité de voir les problèmes que les autres ont manqués. Poursuivant son stage médical à l’hôpital de Harlem et une bourse en ophtalmologie à l’Université de Columbia, elle a rapidement remarqué une disparité : environ la moitié des patients de la clinique ophtalmologique de Harlem étaient aveugles ou malvoyants, contre très peu à l’établissement de Columbia.

Bath a découvert que la prévalence de la cécité chez les Afro-Américains était le double de celle des Blancs américains. Et en parcourant les dossiers médicaux des patients des deux cliniques, elle s’est rendu compte que ce n’était pas une bizarrerie génétique, mais plutôt le résultat d’un accès médiocre à des soins oculaires appropriés – préfigurant les discussions actuelles sur les inégalités en matière de santé dans les communautés marginalisées pendant le COVID-19 pandémie.

Bath a persuadé ses professeurs à Columbia d’opérer gratuitement des patients aveugles à Harlem, où elle a suivi un cours accéléré sur la cornée et la chirurgie de la cataracte en tant que chirurgienne assistante bénévole.

Quatre ans plus tard, lorsqu’elle est devenue la première femme membre du corps professoral du Jules Stein Eye Institute de l’UCLA, elle a été forcée de faire à nouveau ses preuves. Ce n’est qu’après avoir rejeté l’offre d’un bureau au sous-sol à côté des animaux de laboratoire qu’elle a pu trouver un endroit plus acceptable pour faire son travail.

Pour de nombreuses femmes et minorités, les effets cumulatifs de ces micro-agressions ont un impact sur leur estime de soi et leur engagement organisationnel. La recherche a également montré qu’ils inhibent les performances cognitives. Ces effets ne manqueront pas d’éroder l’engagement dans l’innovation, qui exige de la concentration, de la confiance en soi et une volonté de défier l’orthodoxie.

À l’UCLA, Bath a poursuivi son intérêt pour les disparités en matière de santé et a demandé l’aide de deux Afro-Américains extérieurs à sa discipline pour créer l’Institut américain pour la prévention de la cécité, qui défend la vue comme un droit humain fondamental. L’organisation à but non lucratif a lancé une nouvelle discipline connue sous le nom d’ophtalmologie communautaire qui a changé le cours de la médecine et est maintenant pratiquée dans le monde entier.

Alors que les écarts par rapport à la norme démographique peuvent conférer un avantage créatif en termes de détection des problèmes et de génération de solutions alternatives, si vous ne faites pas partie du groupe, il est beaucoup plus difficile de mobiliser les ressources et le soutien dont vous avez besoin pour faire passer des idées dans le système. . Beaucoup de gens abandonnent.

Bath a affronté cet obstacle lorsqu’elle a conçu l’idée radicale de dissoudre les cataractes à l’aide de lasers – une technologie principalement associée aux systèmes de défense et aux armes laser aveuglantes à l’époque. Elle pensait que son approche pourrait être moins invasive et plus rapide que les traitements existants.

L’écosystème de l’UCLA n’a pas soutenu son travail. Les collègues là-bas n’ont offert aucun encouragement. « Quand j’en ai parlé aux gens », se souvient-elle, « ils ont dit que cela ne pouvait pas être fait. » Bath a mené des expériences initiales dans son laboratoire, mais l’UCLA n’avait pas les lasers nécessaires et elle n’a pas pu obtenir de subventions pour poursuivre ses recherches aux États-Unis. « les a harcelés jusqu’à ce qu’ils acceptent de donner accès à leurs laboratoires. » En 1986, elle a pris un congé sabbatique et a déménagé en Europe pendant un an pour poursuivre des tests dans des installations laser avancées dans des institutions à Berlin, Paris et au Royaume-Uni.

Quelques mois après son retour à l’UCLA, elle a finalisé son dispositif complexe trois en un – une minuscule sonde constituée d’une fibre laser optique entourée de tubes d’irrigation et d’aspiration – et a effectué ses premiers tests sur les yeux des donneurs.

Ayant perfectionné la technique, Bath s’est rendue chez le directeur du laboratoire pour lui faire part de sa percée scientifique. Sa réponse en dit long : « Tu n’as pas fait ça », lui dit-il. « C’est impossible. » Il ne la regarderait pas en face.

Son incrédulité trahissait ses faibles attentes. Des décennies d’études en sciences sociales ont établi l’impact négatif de faibles attentes sur la performance – connu sous le nom d’effet Golem – y compris l’innovation. À ce stade de sa carrière, Bath était suffisamment robuste pour garder ses «yeux concentrés sur le prix», mais pour les aspirants innovateurs, de tels affronts ou expressions de scepticisme peuvent être aussi préjudiciables à leur motivation qu’une discrimination manifeste. Cela peut écraser la confiance et la détermination d’une personne.

La sonde laserphaco de Bath, comme elle l’appelait, pouvait être insérée à travers une incision de 1 mm. Il garantissait un traitement moins cher, plus précis et plus fiable de la cataracte, avec une douleur réduite et une récupération plus rapide pour les patients. Dans les années qui ont suivi, elle a amélioré à plusieurs reprises l’appareil et sa méthode d’utilisation, ce qui a abouti à cinq brevets américains, dont le dernier a été décerné en 2003 pour un appareil combiné laser et ultrasons pour la cataracte. Sa technique reste utilisée dans le monde entier.

Lors de l’une de ses dernières apparitions publiques, avant sa mort en mai 2019, Bath a témoigné devant le sous-comité judiciaire du Sénat américain sur les obstacles cachés auxquels sont confrontées les femmes inventeurs et privant les États-Unis de plus d’innovation, en disant: «Sur la base de ma propre expérience personnelle, les oublis , les affronts et le manque de respect des contributions scientifiques des femmes scientifiques et inventeurs démontrés dans les années 1960 se poursuivent encore aujourd’hui.

Parmi les 610 intronisés au National Inventors Hall of Fame, il n’y a que 48 femmes et seulement 30 Afro-Américains. Jusqu’à l’année dernière, il n’y avait toujours pas une seule femme noire intronisée. Cette année, Bath deviendra le premier (après avoir été nominé 11 années consécutives), avec l’ingénieur Marian Croak. Les deux doivent être intronisés dans la classe de 2022 le 5 mai.

Bath est remarquable non seulement pour ses inventions et ses progrès dans la pratique médicale, mais aussi pour son incroyable persévérance et sa capacité à contourner les obstacles qui auraient pu la faire dérailler à plusieurs moments de son parcours d’innovation. Combien d’innovations importantes les États-Unis manquent-ils à cause de préjugés et de systèmes qui rendent extrêmement difficile pour ceux qui sont en marge de donner vie à leurs idées révolutionnaires ?

Il y a des leçons dans cette histoire pour nous tous. Des étrangers comme Bath sont capables de voir le monde avec des yeux neufs et peuvent proposer des idées et des solutions qui défient notre pensée conventionnelle. Nous devons explicitement prêter attention à ces perspectives. Pourtant, nos préjugés inhérents, nos faibles attentes et notre scepticisme nous gênent souvent. Donc, dans un premier temps, nous devons reconnaître nos propres préjugés afin de pouvoir les contrôler et nous efforcer d’enrichir notre réflexion.

La pandémie de COVID-19 a fourni une excellente occasion de le faire. Les grands changements qui se sont produits dans la culture du travail, les systèmes sociaux et le bien-être ont généré un foyer de nouvelles idées, dont beaucoup proviennent de sources non traditionnelles. Nous serions bien servis de les écouter.