擺脫電池短板 美專家欲研制無人機無線充電技能

《經濟學人》的這篇文章，提出一個問題：鋰電池技能的開展，現已幫人類“剪掉”了數據線，那能否“消除”電線呢？

無人機等機器人技能，正從科幻概念，一步步走入我們的日子。但是，它仍然要受制于人類技能領域最大的短板之一——電池問題。聽憑怎樣高端兇猛的一架無人機，或許迅雷不及掩耳的特斯拉電動車，時刻一到落到主人手里，就都得乖乖更換電池或許充電。

關于這一缺點，西雅圖華盛頓大學的電腦專家喬舒亞·史密斯決計為此做些什么。他選擇的辦法就是無線充電。本年5月，喬舒亞成立了一家名為Wibotic的公司，方針定位為協助無人機及其他機器人擺脫物理充電線的束縛。喬舒亞期望自己的技能，可以讓今后的機器人在電池缺電時，只需主動移動到充電站鄰近半米以內，就可以敏捷彌補能量。相關于Wibotic，另一家西雅圖的公司“激光動力”明顯要激進得多。他們以為無人機底子無需回到地面，運用激光和光伏技能在空中就可以完結充電。

其實，無線充電的遠景如此引人入勝，本身卻并非什么“小鮮肉”，而是地地道道的一枚“老古董”。早在1893年的哥倫比亞飽覽會上，天才尼古拉·特斯拉就從前當眾演示過怎么隔著一個房間的間隔，點亮一枚電燈泡。不過，這點小把戲與特斯拉那些巨大的奇思妙想比較，底子何足掛齒。他曾聲稱，憑借一個由鐵塔和氣球組成的體系，他可以將電力傳輸到全世界。這個想法在其時是如此“吊炸天”，乃至連J.P·摩根都情愿掏錢贊助他一試。

終究，正如一起期其他物理學家所預料的那樣，這位好科學家，一起更像是個“瘋子”的特斯拉失利了。但他所設想的遠程充電，卻在后世重新得到了重視。當然，與特斯拉“全球輸電”的巨大抱負比較，今天我們的實踐規模要“謙卑”得多：手機、廚具、頭盔顯現儀、人工心臟或腦電波的檢測儀等等。但其市場遠景卻頗為寬廣：根據聞名咨詢公司IHS的預測，以上這些“玩意兒”現在每年5億美元的市場規模，十年后將翻上30倍！

與激光不同，當時大多數無線充電的原理，都是根據電磁感應。當一股交流電經過一個環繞的線圈時，會發生一個振蕩磁場。這個磁場又會感應到第二個接近線圈里的交流電。如果這兩個線圈滿足接近而且放置于同一方向，那么簡直所有的電能都將得到轉移。分隔幾毫米或許晃動它們，電流的傳輸功率便會大幅下降。

這種電感耦合體系，十分適用于電動牙刷之類小電器的充電。但用在無人機，特別還要求回旋扭轉在充電站之上充電，就差得太遠。 Wibotic的解決辦法，是在發射和接納線圈間運用調諧電路。當這種電路被調節到相同的諧振頻率時，它們將愈加高效的交流能量。這種形式可以讓電能在線圈的直徑規模內乃至更遠的間隔進行傳輸，不僅能完結為無人機充電之類的使命，其充電設備還可制成碗狀以便給智能手表充電，乃至與工作臺整合而徹底無形。

當然，諧振感應與電磁感應一樣，都不是什么新近的發現。特斯拉在維多利亞年代所做的許多演示就是應用了這一原理，但只能限于必定的間隔之內。而今世的諧振電路，現已可以讓機器人在飛翔中完結充電。Wibotic乃至聲稱自己的無線充電設備，現已可以敷衍無人機飛翔狀況不穩定的狀況，比方勁風氣候下。此外，現在的無線充電技能還可以將設備制作得密封防水、防壓。飛利浦公司就展現過一臺無線食物加工機，它依托放置貨臺里的充電設備進行供電。