面向可扩展无接触磁动力学的频率选择性无线能量传输性能特征化
系统与控制
2026-04-14 v1 机器人学
系统与控制
摘要
频率选择性无线能量传输为实现共用工作空间内多个无接触机器人的独立驱动与控制提供了可行路径；然而,其可扩展性尚未量化,尤其是单个射频频谱内可可靠寻址的谐振器最大数量。为此,本文建立了谐振器品质因数(Q 因数)与单个可寻址电感-电容(LC)谐振能量收集器数量之间的关系,并将选择性激活的收集能转化为机械运动。我们理论证明并实验验证了可扩展性主要取决于 Q 因数。针对本概念验证研究,我们将有效串联电阻定义为频率函数,以分配各执行器的频带。我们提供了基于 Q 因数优化的无接触磁动力学扩展设计方程。分析覆盖 100kHz 至 1MHz 的谐振器网络,量化不同谐振器数量对独立寻址能力的影响。我们通过制作三个厘米级无接触执行器来实验验证该方法,其在 734kHz、785kHz 和 855kHz 处分别触发机械梁的定向运动。我们还表征了每个执行器产生的机械力和激活频带,确认未发生意外的交叉触发。
引用
@article{arxiv.2604.11645,
title = {Performance Characterization of Frequency-Selective Wireless Power Transfer Toward Scalable Untethered Magnetic Actuation},
author = {Gabriel Cooper and Xiaolong Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.11645},
year = {2026}
}