水下机器人的无线充电

曹朝阳 赵新灿

摘要

本文主要从水下机器人及无线充电概述角度出发，阐述了无线充电技术分析，并对水下机器人无线充电技术进行细致化论述，首先对整个充电结构与过程进行分析，其次和传统充电方式作出对比，最后对其水下机器人无线充电创新点进行分析，从而为水下机器人的无线充电研究提供参考。

【关键词】无线充电 传输系统 工作效率

无线充电主要利用的是无线电力传输系统，其主要是将电能以无线连接方式从发射器传输到接收器。水下机器人通过利用无线充电不仅能够提升其自身工作效率，同时有效避免因电池拆卸出现进水等现象，将无线充电技术与水下机器人结合起来将大大提高水下机器人的使用寿命和工作效率。同时，通过应用无线充电能过使得水下机器人电子系统全部封闭，不会受到空气中氧气和水的腐蚀，使水下机器人的工作效率更高、使用寿命更长。

1 水下机器人及无线充电概述

水下机器人是一种工作与水下极端条件的机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称潜水器，水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，而水下机器人可以在水下各种复杂环境中作业，因此，该类机器人在水下搜救、水域检测、海底勘探、水面应急处理、极限环境作业、军事侦查、环境感知与探索等领域有着广阔的作用。水下机器人是一项技术密集性高、系统工程强的智能技术，用途之分广泛，具有非常重要的民用价值和军事应用价值。作为探索内空间的重要手段，与探索外空间相关技术有同等意义，同时，水下机器人的开发与研究逐渐朝着远程化和智能化方向发展。

2 无线充电技术分析

在水下机器人中应用无线充电，其主要利用的是无线电力传输系统，其主要是将电能以无线连接方式从发射器传输到接收器，采用无线充电技术主要有如下优点，

（1）方便，不必连接电力线缆，设备可按放在充电板或支架上。操作简单，比起插入电力电缆，操作更简单。

（2）耐用，无需频繁插拔设备，拥有更耐磨损和撕裂的设备插槽和附加线缆。将无线充电技术与水下机器人结合起来将大大提高水下机器人的使用寿命和工作效率。

同时，通过应用无线充电能过使得水下机器人电子系统全部封闭，不会受到空气中氧气和水的腐蚀，使水下机器人的工作效率更高、使用寿命更长。

3 水下机器人无线充电技术分析

3.1 水下机器人无线充电装置结构分析

无线充电装置结构如图1所示，利用整流滤波将电网中的电能转变为直流电，然后利用逆变器实施高频逆变，该环节得到的高频交变电流在测补偿电流作用下通过发射线圈，通过此环节会获取到高频交变电磁场，并且与逆变器变化相跟随，在电磁场场中接收电圈在电磁感应下产生频率相同的交变电流，然后在无线供电接收装置作用下，交变电流会产生频率相同的交变电磁场。因为振荡频率相同，所以两个装置通过共振提升传递能量效果，最终在电磁耦合技术作用下，让电能由无线供电发送线圈传送给无线供电接收线圈，从而实现对水下机器人充电目的，为了进一步提升整流的效率，将高频同步整流电路融入整个无线充电系统当中，保障整体充电效率提升。

3.2 水下机器人无线充电应用对比分析

水下机器人应用无线充电，能够保障其自主完成无线充电路径规划、数据采集、自动返航以及传送采集得到的数据，并能够定点循环上述几个环节，保障其功能最大化。传统充电方式主要涉及两种，一种是锂电池供电，其主要应用在一些运动灵活、活动范围大、续航能力差以及工作效率低的机器人当中，而由于需要经常性拆卸充电，使得水下机器人密封性受到影響，导致机器人寿命被缩短。另外一种是脐带缆供电，其主要应用在密封性好、供电稳定、持续性工作的水下机器人当中，但是应用时其工作范围会受到限制，导致其灵活性受到影响。由此可见，采用无线充电能够有效解决以上传统通电方式存在问题，对水下机器人供电方式和工作方式进行改变。在实际应用过程中，无线充电可以实现水下机器人无需拆卸即可充电功能，并且通过低电压自动续航返回充电，进而保障水下机器人提升工作效率和质量。

3.3 水下机器人无线充电创新点分析

在应用水下机器人时，可以充分发挥无限充电技术，例如采用IPT无限充电技术，在实际应用过程中，传统充电方式需要对AUV发布指令，并且将其回收至水面，因此会耗费大量的人力、物理以及财力，同时，在拆卸电池过程中，会由于密封不严实出现进水等问题。如果利用感应电能传输方式，可以实现在不拆电池状态下完成充电工作，保障整个水下机器人密封性，减少因二次拆装导致密封不严漏水等问题出现的可能性。

4 结束语

综上所述，随着我国科学技术不断创新与发展，水下机器人开发技术水平得到快速提升，大大提升我国在深海内探索和研究水平，在应用水下机器人时，要尽量提升其应用效率，同时，随着无线充电技术水平的快速提升，很多行业已经逐渐引进无线充电技术，为了提升水下机器人工作效率，避免其因充电对电池实施拆卸，导致整个机器人出现漏水、渗透等现象，通过，通过利用无线充电技术，可以大大提升水下机器人应用效果，为相关研究和探索工作提供有效保障。

参考文献

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