[发明专利]蜂窝形无线供能装置

说明书

一种用于微型机器人的蜂窝形无线供能装置，包括：对应设置的上层发射端和下层发射端，以及外部机械驱动系统和外部电路驱动系统，其中：外部机械驱动系统与上层发射端和下层发射端相连以调整发射端的位姿，外部电路驱动系统与发射端配合产生交变磁场以为胃肠道机器人的接收线圈提供驱动能量。本发明采用多蜂窝阵列型无线供能发射端模式，每对对立的蜂窝形发射单元都能够独立驱动，根据所需供能面积，选择需要组合的蜂窝对数形成阵列。对比现有的单驱动线圈模式，多核心驱动模式的组合方式更加灵活、驱动电压需求更低且有效供能面积占比更高，能够更稳定的为胃肠道机器人无线供能。

技术领域

本发明涉及的是一种磁谐振耦合无线能量传输领域的技术，具体是一种用于微型机器人的蜂窝形无线供能装置。

背景技术

胃肠道微型机器人为了满足人体由口吞服方式进行胃肠道无创诊查的目标，其内部机械结构及电路结构均高度集成化、微型化，而现在的小型纽扣电池单位体积下的能量有限，不足以让机器人完成一次完整的胃肠道诊查。现有技术中的无线供能方式大都采用自身供电、单核心供电输出磁场，其有效供能面积集中于轴线处，靠近边缘处供能磁场明显降低，即总的有效供能面积区域占总面积的比例较小且无法根据实际需求改变自身形状或者面积：当需要大面积的供能区域，需要增大线圈面积，导致线圈的驱动电压过高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种蜂窝形无线供能装置，通过构造对应两层的多蜂窝阵列型发射端的模式，增加了有效供能区域相对于供能线圈平面总面积的占比，便于体姿调整；降低了整体供能线圈所需的驱动电压，提升了能量传输效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：对应设置形成稳定的交变磁场的上层发射端和下层发射端，以及外部机械驱动系统和外部电路驱动系统，其中：外部机械驱动系统与上层发射端和下层发射端相连以调整发射端的位姿，外部电路驱动系统与发射端配合产生交变磁场以为胃肠道机器人的接收线圈提供驱动能量。

所述的发射端由蜂窝形发射单元组成，其发射单元个数由供能面积决定。

所述的蜂窝形发射单元包括：底座、磁芯和绕设的发射线圈，其中：磁芯设置于底座中心，发射线圈通过圆管绕设于磁芯外侧。

所述的发射线圈由相同直径的多股利兹线和橡胶线绕制，且每一正对的发射单元的利兹线为串联，对与对之间的发射单元的利兹线为并联。

所述的外部机械驱动系统包括：连接在基座上的上层发射端机械驱动单元和下层发射端机械驱动单元，该驱动单元调整发射端的位姿并保证上层发射端和下层发射端正对。

所述的外部电路驱动系统包括：电源、驱动电路板、真空可调电容器和可调电感，其中：电源与驱动电路板相连，发射线圈与可调电感、可调真空电容器串联后连入驱动电路板，驱动电路板通过内部电阻以生成电压和频率变化的方波激励信号。

技术效果

与现有技术相比，本发明由多组发射线圈阵列组成多核心输出磁场，其有效供能区域面积占比大大提升；采用蜂窝形无线供能发射端大幅度提高空间利用率且每对蜂窝形发射单元之间是并联关系，整体需要的驱动电压很低。配合外部机械驱动系统，可以实时地根据机器人的姿态改变自身的供能方向。

本发明在具体应用时可以根据机器人的实时位置选择多蜂窝形发射端的部分蜂窝对供能，而不需要同时给所有的蜂窝对供电，即机器人运动到哪里，就选通所处位置的蜂窝形发射单元供电，其余不供电，减少了外部电源的压力与整体能耗。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为蜂窝形发射单元的结构示意图；

图3为多蜂窝阵列型发射端的结构示意图；

图4为外部机械驱动系统的示意图；