新型無線充電方案：使得無人機可在空中飛行時充電

知識 10-24

電網具有無線充電介面以便持續監控。

（圖片來源於：帝國理工學院）

引言

對於無人機來說，電池的續航時間和飛行途中的再次充電，一直是業界棘手的問題。所以，為了解決這一問題，科學家移除了無人機的電池，展示了一種在飛行時給無人機無線充電的高效方案。這項理論突破，讓無人機飛行器可在空中無限期停留，通過簡單的懸停在地面車輛上方接受充電，打開了新型工業應用的大門。

研究簡介

新型無線充電方案：使得無人機可在空中飛行時充電

無人機可以從移動充電車輛上獲取電能。

（圖片來源於：帝國理工學院）

這項技術使用了電感耦合的概念，它最先由發明家尼古拉·特斯拉於100年前提出。兩個銅線圈通過相互調諧，在特定頻率上進行能量的無線交換。幾十年來，科學家已通過實驗驗證了這項技術，但是尚未能夠給飛行器無線充電。

現在，來自倫敦帝國理工大學的科學家，將現有微型無人機的電池移除，通過電感耦合，無線的傳輸能量。他們相信：他們的展示首次表現了無線充電技術可以在飛行物體例如：無人機上有效應用，證明了這項技術具有更廣泛的應用性。

新型無線充電方案：使得無人機可在空中飛行時充電

這項研究突破帶來無人機和無人機之間的充電。

（圖片來源於：帝國理工學院）

具體方案和演示

研究人員為了展示他們的方案，使用一種現有的四軸飛行器無人機，直徑約12厘米，並且改變其電子結構，移除了它的電池。他們設計了一種銅箔戒指，成為圍繞無人機外殼的接受天線。在地面上，由電路板製成的發射機設備，連接電子器件和電源，產生磁場。

無人機的電子器件，在電場的特定頻率下，經過調諧或者校準。當它飛入磁場時，在接受天線中會感應到一個交流電壓，無人機的電子器件會將它轉化為有效的直流電壓進行供電。

新型無線充電方案：使得無人機可在空中飛行時充電

這種無線充電方案可應用於健康領域。

（圖片來源於：帝國理工學院）

技術瓶頸、應用領域和未來展望

這項技術仍然處於實驗室階段。無人機目前只能在磁場傳輸源上方10厘米飛行。團隊評估他們離商用產品只有一年。一旦商用，他們相信這項突破可以在開發商用無人機技術和其他設備方面具有一系列的優勢。

小型無人機的商用目的，可能是監督方面，例如執行偵察任務、搜救任務會迅速增長。然而，無人機可飛行的距離和在空中可堅持的時間，受到電量有效性和重新充電需求的限制。團隊稱，無線充電技術可以解決此問題。

新型無線充電方案：使得無人機可在空中飛行時充電

這項技術也可以延長昂貴的火星車的壽命。

（圖片來源於：帝國理工學院）

倫敦帝國學院電氣與電子工程系的研究員 Samer Aldhaher 認為：

「用無線充電技術提高無人機技術方面，有很多具體的方案。一項選擇就是使用地面支持的車輛，無人機可以懸停在上方，重新充電，而不需要離開空中。」

無線充電技術，也可以應用於其他領域，例如感測器，醫療設備和遠程作戰，星際間的任務。

倫敦帝國學院電氣與電子工程系的教授 Paul Mitcheson，解釋道：

「我們可以想像，使用無人機給例如橋樑上監測結構完整性的感測器進行無線充電。這將讓人類無需到達這些地方給它們充電。」

另外一項應用亦可以包括植入式微型診斷醫療設備，從身體外部進行無線充電。這將帶來新型醫療植入物，具有安全充電功能，並且減小電池尺寸，讓這些植入物減少侵入性。

「未來，我們也能夠使用無人機給火星上科學設備進行充電，增強這些數十億美元任務的壽命。我們已經通過這項技術取得有價值的進展，現在我們希望把它帶到一個更高的水平。」

下一階段，團隊將和工業合作夥伴拓展合作。

參考資料

【1】http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssummary/news_17-10-2016-13-48-58

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