基于磁耦合谐振的自主无线充电机器人系统设计_宋凯

1、 第 29 卷第 9 期 宋 凯等 基于磁耦合谐振的自主无线充电机器人系统设计 37(7: 885-887. 3 43 曹玲玲, 陈乾宏, 任小永, 等. 电动汽车高效率无 线 充 电 技 术 的 研 究 进 展 J. 电 工 技 术 学 报 , 2012, 27(8: 1-13. Cao Lingling, Chen Qianhong, Ren Xiaoyong, et al. Review of the efficient wireless power transmission technique for electric vehiclesJ. Transactions of China

2、Electrotechnical Society, 2012, 27(8: 1-13. 4 图7 Fig.7 接收线圈电压波形 赵争鸣 , 张艺明 , 陈凯楠 . 磁耦合谐振式无线电能 传 输 技 术 新 进 展 J. 中 国 电 机 工 程 学 报 , 2013, 33(3: 1-13. Zhao Zhengming, Zhang Yiming, Chen Kainan. New progress of magnetically-coupled resonant wireless power transfer technologyJ. Proceedings of the CSEE, 201

3、3, 33(3: 1-13. Voltage waveform of the receiver coil 距离源端 25cm 水平距离内皆可实现无线充电，在 发射线圈中心区域，电流大于 0.42A 。如果机器人 移动到周边，线圈的耦合系数减小，源端输出功率 降低，充电电流也随之下降至 0.2A 左右。 影响充电效率的最主要因素是发射和接收线圈 直径比例严重失调，为扩大充电范围发射线圈设计 得较大， 而接收线圈受机器人结构的限制尺寸较小， 耦合系数较低。在一定范围内，若发射与接收线圈 发生错位，将导致谐振点偏移，从而影响充电性能。 另外，二次高频整流二极管产生的电流畸变损耗， 也会影响充电效率。

4、 6 5 翟 渊 , 孙 跃 , 戴 欣 , 等 . 磁共 振 模 式 无 线 电 能 传 输 系统建模与分析J. 中国电机工程学报, 2012, 32(12: 155-160. Zhai Yuan, Sun Yue, Dai Xin, et al. Modeling and analysis of magnetic resonance wireless power transmission systemsJ. Proceedings of the CSEE, 2012, 32(12: 155-160. Zhu C B, Yu C L, Liu K, et al. Research on th

5、e topology of wireless energy transfer deviceC. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Harbin, China, 2008, 9: 3-5. 5 结论 本文设计了一种基于磁耦合谐振技术的自主无 7 线充电机器人系统，具有自主移动寻源和非接触无 线充电的特点。实验结果表明，所设计的机器人实 现了在无人工干预环境下安全、可靠、快速、高效的 自动充电功能，无线电能传输距离远，自动充电智 能化程度高。此外，用户可通过指令控制的方式开 启机器人充电程序，在不充电的空闲阶段，连接电 源无需为整个系统提供

6、能量，节约了不必要的电能。 参考文献 1 刘志雄 , 李浙昆 . 室内移动机器人自动充电技术 J. 机械与电子 , 2007(3: 51-54. Liu Zhixiong, Li Zhekun. Technology of autorecharging for mobile robot in indoor environmentJ. Machinery & Electronics, 2007(3: 51-54. 2 郝宗波 , 洪炳镕 . 室内环境下移动机器人自主充电 研究 J. 哈尔滨工业大学学报 , 2005, 37(7: 885-887. Hao Zongbo, Hong Bin

7、grong. Research on autorecharging for mobile robot in indoor environmentJ. Journal of Harbin Institute of Technology, 2005, Zhu C B, Liu K, Yu C L, et al. Simulation and experimental analysis on wireless energy transfer based on magnetic resonancesC. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Har

8、bin, China, 2008, 9: 3-5. 8 于春来, 朱春波, 毛银花, 等. 谐振式无线能量传 输系统驱动源 J. 电工技术学报 , 2011, 26(s1: 177181. Yu Chunlai, Zhu Chunbo, Mao Yinhua, et al. Research on efficiency of magnetic resonant wireless energy transferJ. Transactions of China Electrotechnical Society, 2011, 26(s1: 177-181. 9 Song K, Liu Q, Wang Q. Olfaction and hearing based mobile robot navigation for odor/sound source searchJ. Sensors,