移动机器人安全稳定无线供电方法与效率提高关键技术研究

Because of its more merits, such as good intelligence and autonomy, the mobile robot has become one of hotspots in the field of robotics research field. While the power supply is the bottleneck to develop mobile robot for more years. Wireless power transfer technology will be applied in mobile robot. We want to research in depth the theory and method of high efficiency, stable and safe power supply for middling distance, medium or small power, mobile device. Four key problems are needed to solve emphatically: the mechanism on wireless power transfer efficiency being lower in overcouple and the methods to improve, design method about asymmetric structure coupling system and characteristic of wireless power transfer, matching and control method on dynamic load, the method for personal identification and its decoupled resonance.The characteristic and innovation is that the mechanism on wireless power transfer efficiency being lower in overcouple and the methods to improve, matching method and topology on dynamic load and control, MROPFHSS personal identification. Not only the puzzle of power source in medium and small power mobile devices can be resolved ,and the application scope of wireless power transfer technology will be broaden, but also the meaning of wireless power transfer can be enriched with that achievement, which has more theory meaning and practical value.

移动机器人因具有良好的智能性和自主性已经成为机器人研究领域的热点之一，然而移动机器人的动力源问题长期以来一直成为制约其发展的“瓶颈”问题。本课题以移动机器人的无线供电应用为背景，深入研究中等距离、中小功率、移动物体的高效、稳定、安全供电的理论与方法，拟重点研究近距离（过耦合）无线电能传输效率降低机理与提高方法；基于非对称结构的耦合系统设计方法研究与电能无线传输特性分析；负载动态匹配与控制方法；身份识别与谐振解耦方法。本课题的特色和创新在于近距离（过耦合）无线电能传输效率低下机理及其提高方法、动态负载匹配方法和电路拓扑结构、MROPFHSS身份识别方法。该成果可以解决中小功率移动设备电源供给的问题，拓宽无线电能传输技术应用范围，丰富了无线电能传输技术的内涵，具有重要的理论意义和实用价值。

移动机器人因具有良好的智能性和自主性已经成为机器人研究领域的热点之一，然而移动机器人的动力源问题长期以来一直成为制约其发展的“瓶颈”问题。本课题以移动机器人的无线供电应用为研究背景，深入研究了中等距离、中小功率、移动物体的高效、稳定、安全供电的理论与方法。.主要研究内容：.一、揭示和阐述了近距离（过耦合）无线电能传输效率降低的根本原因（阻抗失配），并提出了阻抗匹配与频率跟踪等提高方法，提高和扩展了无线电能传输技术的使用范围，尤其是在近距离（过耦合）情况下系统设计提供参考。.二、阐明了非对称结构的耦合系统的频率分裂规律和特性、距离特性和方向特性，进一步提出了基于非对称结构的耦合系统设计与优化方法，为具体设计线圈、选取参数提供参考。.三、针对移动物体无线供电稳定性问题，提出了无线电能传输负载动态匹配方法，为进一步提高匹配速度和精度，进一步在匹配方法中提出基于改进粒子群、基于BP神经网络、基于模糊神经网络的匹配算法。.四、针对“窃电”问题，提出基于伪随机码跳频通信的身份识别与谐振解耦方法。提出一套电能与信号同步传输的方法，并设计了实验装置。.课题研究期间参与国内外学术会议20余次；发表论文16篇，其中SCI、EI检索15篇；培养研究生9名，申请发明专利20项，授权发明专利3项；相关成果获天津市科技进步一等奖1项。本项目科研成果可以解决中小功率移动设备电源供给的问题，拓宽无线电能传输技术应用范围，丰富了无线电能传输技术的内涵，具有重要的理论意义和实用价值。