Credit:小崎等人丰田中央R& D实验室的研究人员最近创造了一种昆虫大小的带拍动翅膀的空中机器人，使用无线射频技术供电。这种机器人发表在《自然电子》杂志上的一篇论文中，它基于射频功率接收器，功率重量比密度高达4900瓦·千克-1。进行这项研究的研究人员之一高石·小崎告诉TechXplore，“小型无人机由于其动力来源，通常工作时间非常有限。“我们最近研究的目的就是要克服这个限制。目前，使用电磁波的非接触式电源已在各种产品中投入实际应用，但还不知道它能在多大程度上应用于小型飞行机器人。”
小崎和他的同事最近研究的主要目标是使用非接触式无线充电技术为昆虫大小的飞行机器人提供动力。研究人员创造的机器人基本上由一个拍动的压电致动器组成，该致动器通过一个5千兆赫的偶极天线供电。
小崎说:“我们的机器人的关键特征之一是高效的拍动驱动，这是使用高功率单晶压电材料和低损耗布局实现的，两个翅膀相互面对，就像拍手一样。”。"这种设计使得功率重量比的效率与活昆虫相当。"
试图制造微型机器人的工程师遇到的一个关键挑战是功率损耗引起的热失控。为了克服这一挑战，小崎和他的同事优化了他们机器人的电路设计，确保产生热量的部件不会紧密地放在一起或紧挨着。
此外，研究人员使用的射频功率接收器的功率重量比密度明显高于质量相似的现成锂聚合物电池。这显著提高了机器人的效率和操作时间。
小崎说:“我认为我们最重要的发现是，一个亚克级电路可以通过射频波在远距离接收和处理超过1 W的高功率。“这表明，不需要电池，不仅可以实现飞行机器人，还可以实现需要小尺寸大功率的各种其他应用。”
为了评估他们设计的有效性，小崎和他的同事进行了一系列实验。在这些测试中，他们能够让昆虫大小的机器人无缝起飞，不需要电池或电线。
这组研究人员创造的机器人仅重1.8g，因此它比过去开发的其他射频驱动的微型车辆轻25倍以上。因此，在未来，它对于执行需要进入裂缝、管道或其他高度封闭空间的复杂任务可能非常有价值。
“在这篇论文中，我们成功地演示了起飞，”小崎说。“下一步是将这种供电技术与姿态控制相结合，使这种机器人在空中悬停和自由移动。我们相信这在技术上是可能的，因为我们已经成功地用有线电源控制了机器人的姿态。”
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