为下一代机器人工作者提供全天候的劳动……通过无线充电！

正如人类工人必须睡觉和吃饭一样，自主移动机器人和自动导引车也必须充电。

现代仓库依靠机器人运行。过去几十年来，机器人技术和物流业取得了重大进展，使未来的仓库得以形成。在这些设施的墙内，机器人实现了几乎所有功能的自动化，从货架和包装到配送、清洁等。这些机器人提高了效率，尽管客户的需求不断增加，帮助企业不仅实现了他们的目标，而且成长和提高。

尽管机器人简化了操作，但它们并没有消除仓库的每一个物流挑战。当想象一个自动化设施时，人们可能会认为它可以24小时满负荷运行。然而，机器人并非没有自己的需求。就像人类工人必须睡觉和吃饭一样，自主移动机器人（AMR）和自动导引车（AVG）必须充电。因此，优化它们何时、如何和在何处为其电池汲取能量，对操作员和工程师来说是一个重大的障碍。

电线问题

虽然工业界主要是受不断追求运营效率的驱动，但当今制造业和仓库中绝大多数的AMR和AGV仍然依赖基于接触的充电。将机器人拴在充电器上带来了不止一个矛盾的挑战；虽然这种方法是有效的，并能产生高效的充电，但与这种做法相关的长时间停机和需要人工干预对操作人员来说并不理想。

首先，自动化设施中的有线充电与机器人的目的相悖。虽然它们确实提高了效率，但使用接触式充电的AMR和AGV远非完全自主。它们需要一个人类技术员来监督充电过程。该技术人员还必须维护充电端口和电线，更换大电流触点，并安装新的连接器，因为这些元素随着时间的推移而退化。

此外，移动仓库机器人可能需要多达30%的服务时间来完全充电。而这往往是最好的情况--工程师已经完美地优化了电池容量及其电力需求的情况。机器人的功率需求越大，所需的电池就越大。虽然更大的电池允许更高的充电容量，但使用它们会导致更重的机器人，需要更多的电力和更长的时间来充电。这是一个恶性循环，而且除了调整整体方法外，没有一个简单的解决办法。

另一种选择

尽管手机等消费类设备广泛使用无线充电，但由于技术上的限制，这种做法在仓库机器人领域还没有普及。然而，无线充电技术的进步可能使我们更接近无线的未来。

近耦合谐振感应技术可以在没有电缆的情况下提供高效的电力传输，消除了大规模实施无线充电的主要障碍。利用近耦合谐振感应技术，无线充电器可以在离电池四分之一英寸的距离内以90%的效率提供能量。不过，对齐仍将是一个挑战。如果对准不当，在这个过程中损失的能量可能是巨大的。虽然有线充电的能量传输损失比无线方案低，但这项创新有助于大幅缩小效率差距，对于那些希望获得无线充电其他好处的人来说，这代表了正确的方向。

这一进展为重新设计充电时间表打开了大门，使拥有高负载周期电池的机器人能够在执行固定任务时或在日常工作中的自然停顿时间内充电。一旦大规模启用无线充电，机器人工作队伍就可以在执行任务时汲取电能，为其电池 "充电"。这有效地消除了因充电需求而导致的长时间停工，提高了整体生产力。

此外，对精确对接的需求减少，使得人类对机器人过程的干预对操作不那么关键。同时，由于无线充电消除了裸露的电气接触，它提高了那些需要与机器人互动的人类工人的安全性。其结果是一个更有效、更安全的仓库。近耦合谐振感应技术更灵活的充电排列方式可能有助于使全自动和智能设施的前景变得更加清晰。

是什么阻碍了它的发展？

虽然缓解长达数小时的充电时间为仓库自动化和效率提供了一个重要的机会，但运营商可能不会制定全面无线化的计划。即使有了近耦合谐振感应，全无线仓库仍然面临一些重大挑战。为了实现这一愿景，电力专家将需要开发新的基础设施，运营商将需要改造他们的设施以支持充值充电。充电触点将需要战略性地放置在整个楼层，以使不同尺寸和不同能源需求的机器人在完成日常任务时能够汲取电能。

这是一个不小的创举！

同时，机器人工程师将需要重新评估他们对机器人电源的处理方法。通过充值充电，电池的需求与那些打算定期充电的电池不同。虽然这种方法意味着工程师可能会在一些机器人中使用更小、更轻的电池，但要了解新技术的能力、需求和缺点，总是有一条学习曲线。

最后，电源工程师将需要继续提高近耦合谐振感应充电器的效率，以更好地匹配有线连接的效率。而这并不容易。由于基于共振感应耦合的充电设计中存在空气间隙，杂散电流引起的局部加热、电磁干扰和相关的可听噪声可能被证明是难以克服的障碍。这是一个挑战，追求无线能量传输的电力工程师们正在积极努力，但还没有实现。

尽管如此，高效、自动化、智能的仓库和制造设施的梦想仍在继续，并在蓬勃发展。我们所取得的进展是巨大的，在幕后为实现这一未来而工作的伟大人物没有显示出放弃的迹象。每一天，这些机器人、电力和物流专家都在追求创新，使我们更接近一个高效的无线世界。