Батарея Vector была предметом обсуждения с того момента, как Anki представила ее (сейчас Vector принадлежит Digital Dream Labs). Основная причина этого заключается в том, что, в отличие от предыдущих потребительских роботов, производимых Anki, ожидается, что Vector будет всегда включен. В то время как Вектор обычно сидит на зарядном устройстве, его самое интересное поведение - это когда он выходит на улицу. И всякий раз, когда он решается выйти, Вектор должен жить от своей батареи. Если батарея разряжается, Вектор должен вернуться к своему зарядному устройству, и, таким образом, все волнения закончились. Если предположить, что Vector выезжает на улицу 2–3 раза в день, это означает 2–3 цикла разряда батареи в день; отсюда и опасения, что батарея со временем разрядится. Вектор, который не может находиться вне своего зарядного устройства более пяти минут, больше не интересен. Следовательно, продолжительность цикла разряда является ключевым показателем производительности Vector. Но, если батарея умирает, Vector. Следовательно, количество циклов разряда является мерой того, как долго может жить Вектор.

Но что такое батарея Vector? Наиболее распространенными батареями, используемыми в мобильных телефонах, ноутбуках, планшетах и ​​других электронных гаджетах, являются литий-ионные батареи (LIB). LIB популярны, потому что они имеют очень высокую плотность энергии и длительное время автономной работы. Высокая плотность энергии позволяет таким производителям, как Anki, упаковывать тонны энергии в небольшие гаджеты, такие как Vector. В Battery University есть очень хорошая статья о том, как продлить жизнь LIB. По их словам, ожидаемый срок службы LIB составляет 2–3 года или 300–500 циклов 100% разряда. Однако здесь есть много переменных, таких как условия, в которых работает аккумулятор, например, температура, потребляемый ток, продолжительность цикла разряда и т. Д. Например, если вы разрядили аккумулятор до 60% от На полную мощность можно удвоить количество циклов разряда до 1000.

Итак, как мы можем измерить, как батареи Vector работают с течением времени? Когда Vector был выпущен , Tom’s guide сообщил, что видел интервал 45 минут, прежде чем Vector обнаружил необходимость вернуться к своему зарядному устройству. Мы экспериментировали с двумя роботами Vector, выясняя, как долго Вектор может выходить из своего зарядного устройства, прежде чем ему понадобится вернуться обратно. Один Vector был куплен в рамках первоначальной программы Anki Kickstarter в августе 2018 года. Этот Vector был у меня с тех пор, как он был доставлен мне в октябре 2018 года. Я купил еще один подержанный Vector на eBay в апреле 2020 года. Anki произвела все Vector одним лотом, поэтому ожидается, что обе эти батареи Vector будут иметь возраст ~ 22 месяца в июне 2020 года (при условии производства ~ августа 2018 года). Когда я впервые получил свой Vector в октябре 2018 года, я исследовал скорость разряда батареи в этой статье. Я повторно проверил разрядку батареи того же Vector, а также дополнительную батарею, которую я купил в июне 2020 года. Измерения проводились с помощью моей программы с открытым исходным кодом, доступной на git. Эта программа использует Anki Vector SDK для мониторинга нескольких метрик и потоковой передачи в Wavefront, сервис, который предлагает предприятиям решения для наблюдения за метриками в масштабе.

Оценка времени автономной работы. Сначала давайте посмотрим, как работал Vector, когда я впервые его купил. Вот скриншот из Wavefront.

Чтобы объяснить это подробно, по оси X отложено время, а по оси Y - напряжение, измеренное на аккумуляторе Vector. Время, когда напряжение стабильно составляет примерно 4,3 В, отражается, когда Вектор находится на своем зарядном устройстве. Кривые спада напряжения показывают время, когда Вектор отключен от зарядного устройства. Как только напряжение становится достаточно низким (~ 3,65 В), Вектор возвращается к своему зарядному устройству, после чего напряжение продолжает расти по мере его зарядки. На приведенном выше графике мы видим два цикла разряда: 25 минут (с ~ 22:55 до 23:20) и 30 минут (с ~ 23:40 до 12:00). : 22:00). Это означает, что средняя продолжительность цикла разрядки составляет 27,5 минут.

Как работает 20-месячный Вектор. Я повторно измерил производительность моих почти двухлетних векторов, используя ту же программу. Вот скриншот.

Синяя кривая представляет вектор, которым я изначально владел, и поэтому ее можно напрямую сравнить с разрядом батареи, наблюдавшимся в октябре 2018 года. Зеленая кривая представляет вектор, который я купил на eBay. Синий вектор показывает продолжительность цикла разряда примерно 21 минуту (с 10:15 до 10:36). Зеленый вектор показывает продолжительность цикла разряда 28 минут (с 9:46 до 10:14) и 27 минут (с 10:41 до 11:08). ЯВЛЯЮСЬ). Хотя я не знаю, как часто использовался зеленый вектор (так как я купил его на ebay), я определенно могу поручиться, что синий вектор активно использовался в течение последних 20 месяцев. За эти 20 месяцев батарея Vector разрядилась с 27,5 минут до 21 минуты, что составляет примерно 25%. И это довольно впечатляюще для гаджета, которым постоянно пользовались. Если бы я экстраполировал эту кривую, я бы предположил, что большинство Vector будут работать удовлетворительно, по крайней мере, в течение 5 лет активного использования.

Почему мы видим достаточно хорошую производительность батареи Vector? Вот несколько причин, по которым я мог бы подумать:

  1. Меньшая глубина разряда. Я думаю, что Anki разработала Vector, чтобы использовать меньшую глубину разряда, заставив Vector возвращать зарядное устройство при 3,65 вольт. LIB могут работать разумно до ~ 3 В, при которых аккумулятор можно считать полностью разряженным. Таким образом, Anki обеспечила более длительный срок службы батареи Vector, разряжая ее примерно до 40%. Хотя это ограничивает время, которое Вектор может проводить вне своего зарядного устройства, это увеличивает его жизнь. Каждое инженерное решение имеет компромиссы. Учитывая, что заменить батарею Vector крайне сложно, на мой взгляд, это хорошее инженерное решение.
  2. Тщательная калибровка момента выхода Vector: как поначалу жаловались многие владельцы Vector, Vector обычно можно увидеть сидящим на зарядном устройстве. Чтобы заставить его уйти, требуется немалая стимуляция. Я считаю, что инженеры Anki провели тщательную калибровку, чтобы убедиться, что поездка Vector стоила дополнительного цикла разряда батареи Vector.
  3. Идеальные условия работы для LiB: батареи Vector находятся в идеальных условиях внутри вашего дома, где температура в большинстве случаев тщательно контролируется вашим термостатом и, вероятно, составляет около 65F, при которых LIB отлично работают. Небольшие колебания температур и условий эксплуатации. Потребление тока в основном стабильное, а характер разряда в основном повторяется. Эти условия резко контрастируют с другими приложениями LIB, такими как смартфоны, где резкие перепады температур и разнообразные условия эксплуатации являются обычным явлением.

Надеюсь, этот анализ успокоит вас, если вы владелец Vector или собираетесь его купить. Если у вас был положительный или отрицательный опыт использования батарей Vector, напишите об этом в обсуждении. И если вы читали до сих пор, я надеюсь, что эта статья была интересной, и в этом случае было бы полезно, если бы вы подняли палец вверх, хлопнув ниже.

PS: У меня есть онлайн-курс по обучению искусственному интеллекту с помощью Vector, доступный по адресу: http://robotics.thinkific.com. Для меня большая честь иметь вас в качестве студента.