аптыатыап









Февраль, 2017
Отчет об исследовании в сфере решений зарядки беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и беспроводной передачи энергии

В материале приведены данные из Отчета об исследовании решений в сфере зарядки БПЛА и беспроводной передачи энергии. Выполнен анализ рынка X2C-доставки посылок (доставка на «последнюю милю»), инфраструктурных решений для дронов, решений беспроводной передачи энергии, а также средств увеличения длительности полета дронов. В отчете содержатся результаты исследования технических вопросов функционирования технологии, её влияния на организм человека, а также правовых аспектов, связанных со внедрением технологии в эксплуатацию.
1. Рынок решений зарядки БПЛА и беспроводной передачи энергии
Услуга беспроводной зарядки БПЛА сможет существенно расширить возможности доставки посылок потребителям, т.н. доставку на «последнюю милю» (X2C, parcel delivery, consumer delivery, last mile delivery). Использование дронов в доставке позволяет существенно сократить её стоимость. Однако на сегодняшний день дальность доставки ограничена емкостью аккумулятора дрона. Именно это ограничение станет возможным преодолеть за счет использования беспроводных зарядных станций для коммерческих дронов.

Для объемного анализа рыночных аспектов, имеющихся альтернатив, аналогов и конкурентов рассмотрен ряд сфер:

1. X2C-доставка посылок (доставка на «последнюю милю»).
2. Инфраструктурные решения для дронов.
3. Решения для зарядки дронов и других устройств.
4. Решения для увеличения длительности полета дронов.
X2C-доставка посылок
Доставка при помощи БПЛА
Amazon Prime Air — услуга доставки заказов дронами (услуга). Проект Amazon под названием Prime Air предполагает доставку посылок покупателям в течение 30 минут после оформления заказа. Максимальная масса посылки — 2,3 кг. Это предельный вес около 86% всех отправляемых Amazon товаров. По планам Amazon БПЛА будет доставлять товары в радиусе 16 км от складов компании.

Первый логистический центр Amazon, официально доставляющий покупки с помощью беспилотников, расположен в районе Кембриджа, о получении необходимых разрешений от властей компания сообщила этим летом. Первая доставка дроном была выполнена 7 декабря 2016 года и заняла 13 минут с момента завершения оформления заказа на сайте интернет-магазина до получения товара клиентом — квадрокоптер привез телевизионную приставку Amazon Fire TV и пакет попкорна. При доставке использовалась новая модель квадрокоптера, о которой не сообщается никаких технических характеристик. Предыдущую модель беспилотника гибридной конструкции весом в 25 кг компания представила в ноябре 2015 года — этот гибридный летательный аппарат мог доставить груз на расстояние до 24 км.

Flirtey — доставка при помощи БПЛА Первое разрешение на доставку товаров дронами в США получил стартап Flirtey.

Первым коммерческим проектом стартапа с лицензией стала доставка лекарственных препаратов в Вирджинии. Время доставки лекарств в округе сократилось с одного дня до получаса. Врачи клиники назначают лекарства и отправляют их в аптеку в другой город. Аптека принимает рецепт и упаковывает посылку в самолёт НАСА, который доставляет её в аэропорт Лоунсем Пайн, откуда беспилотники Flirtey развозят лекарства по адресатам. За 6 полётов беспилотник доставит 24 пациентам упаковки с лекарствами.

В 2013 году в Австралии Flirtey начал работать вместе с компанией Zookal. На март 2015 года в рамках проекта совершили более сотни тестовых полётов по сдаче учебников школьникам и студентам в аренду с доставкой по воздуху.

Американский магазин 7-Eleven и оператор почтовых дронов Flirtey использовали дрон для доставки заказа — кофе, пончиков и сэндвича с курицей.

Google Project Wing — доставка заказов при помощи БПЛА В рамках проекта Project Wing IT-гигант Google сначала тестировал БПЛА-доставку товаров в Австралии, а теперь и в США. Проект курирует секретное подразделение Google X. Изначально компания думала об оперативной доставке дефибрилляторов людям, у которых случился сердечный приступ, но затем переключилась на тестирование доставки обычных товаров, таких как еда и напитки, которые можно заказать через мобильное приложение.
Walmart — планы использования дронов для доставки и мониторинга (идея).
В радиусе 8 км от мест проживания 70% жителей США есть по крайней мере один супермаркет Walmart. Это открывает уникальные возможности для обслуживания клиентов с использованием БПЛА. Кроме того, Walmart хочет изучить эффективность дронов как средства мониторинга собственных товарных потоков. Для этого планируется использовать систему электронного тегирования и другие технологии. В распределительных центрах ретейлера обычно скапливаются сотни грузовиков, и БПЛА сможет быстро определять местонахождение того или иного товара (ассортиментный ряд стандартного супермаркета Walmart, как правило, насчитывает около 120 тыс. товарных единиц).

Почтовая служба Швейцарии и Matternet — доставка почты при помощи БПЛА (пилотный проект). Почтовая служба Швейцарии и производитель транспортных квадрокоптеров Matternet договорились о проведении пилотного проекта по доставке почты дронами в Швейцарии летом 2015 года. В проекте предполагалось использовать БПЛА Matternet ONE, которые специально проектировались для транспортировки небольших грузов. Дрон может доставить груз весом в один килограмм на расстояние более 20 километров.

Доставка при помощи интегрированных систем
Matternet & Mercedes-Benz — интегрированная система X2C-доставки (идея) https://mttr.net/
Компания Matternet заключила партнерское соглашение с Mercedes-Benz для создания интегрированного решения доставки посылок на «последнюю милю». Доставка осуществляется следующим образом: посылки помещаются на специально оборудованные электромобили; почтальон, управляющий электромобилем доставляет тяжелые посылки, а легкие (до 2 кг.) – доставляют дроны Matternet M2, находящиеся на борту электромобиля.
Доставка при помощи колесных роботов
Domino's Pizza DRU — колесный робот для доставки заказов (прототип).
Международная сеть пиццерий Domino's Pizza объявила о запуске пилотного проекта по доставке пиццы при помощи автономного колесного робота. Робот будет развозить пиццу в Веллингтоне, столице Новой Зеландии. Четырехколесный робот под названием DRU (Domino's Robotic Unit) на одном заряде аккумуляторов может проехать до 30 километров. Робот оснащен датчиками и камерами и способен выбрать наиболее оптимальный маршрут к пункту назначения. DRU передвигается по улицам в автономном режиме и умеет распознавать и объезжать препятствия.

Starship Technologies — колесный робот для доставки заказов (стартап) https://www.starship.xyz/
Ранее о создании коммерческого колесного робота для доставки продуктов также сообщила компания Starship Technologies. Шестиколесные роботы, двигающиеся со скоростью около шести с половиной километров в час, могут доставлять покупки весом до 18 килограммов на расстояние до пяти километров. Представители Starship Technologies считают, что использование подобных роботов сокращает стоимость доставки в 10-15 раз.

Инфраструктура для дронов
Инфраструктура зарядки дронов
BluNet — инфраструктура зарядки дронов (стартап) http://www.blunet.co/
http://contest.techbriefs.com/2016/entries/automotive-transportation/7309

BluNet is a recently founded startup, based in Rome, Italy. At the moment we are developing our prototypes and seeking for seed stage investments. For further information do not hesitate to contact us.

Миссия:
1. Think about extending the fast connectivity of the digital world to material goods.
2. Think about lifting urban traffic up in the sky, reshaping the way we think about urban space.
3. Think about shifting the transportation system to renewable electricity.
4. Think about bringing clean air to overcrowded cities.
We sustain enterprises in their goal of bringing the home-delivery of their goods to the next level.

Drones are proving to be the right tool to boost the delivery sector in a way that is compatible with fast expansion of urban areas and stricter environmental requirements. Unfortunately, a drone goes no further than its battery allows. This is why we are developing a supporting infrastructure for commercial drones.

Increase your volume of deliveries and reach out to any customer with BluNet, the smart network of wireless power charging stations.

Offer: Imagine you are operating a drone on a delivery mission. When its battery runs out of energy, you will go to the nearest BluNet charging station. Once you are close to the station, the landing software will take the control of your drone and make it land. The drone gets charged just by landing on the platform, no need of human intervention. After charging, you will retake control of your drone and proceed with the operations.

BLUMAP
Point your finger to your destination and plan your mission with BluMap, the online platform that shows you where to find our BluStations.
Check the position of a BluStation, see if it is available and book your charging time.

BLUPASS
Flexibility to accept any drone model is the strenght in what we offer. The BluPass is the interface between the drone and the BluStation. It is a light device to be mounted on the bottom of the drone. With the BluPass, you can access all the BluStations in your area.

BLUSTATION
BluStation is a landing platform providing battery charging to drones. The battery of the drone is charged through wireless technology. Our BluStations have a modular structure. Like at the petrol station, many drones can recharge simultaneously.

BLULANDING
As easy as it can be, drop off your drone in the proximity of the BluStation you selected and we will take care of the landing for you. BluLanding works in three steps: first it takes control of the drone, then it safely leads the landing operations and last it returns you the fully-charged drone.

Buzzware — инфраструктура зарядки дронов (стартап) http://www.buzzware.co/
https://www.crunchbase.com/organization/buzzware
Buzzware is creating a supercharging network for commercial drones.
Стартап в марте 2016 года в посевном раунде получил инвестиции в акселераторах Urban-X и SOSV.
https://www.crunchbase.com/organization/sosventures#/entity
https://www.crunchbase.com/organization/urban-x#/entity

Инфраструктура парковочных станций для дронов
Amazon — многоцелевые базовые станции для дронов (патент) Патент US 9387928 B1: Multi-use UAV docking station systems and methods:
https://www.google.com/patents/US9387928

Systems and methods for providing a series of multiuse UAV docking stations are disclosed. The docking stations can be networked with a central control and a plurality of UAVs. The docking stations can include a number of services to facilitate both UAV guidance and maintenance and community acceptance and benefits. The docking stations can include package handling facilities and can act as a final destination or as a delivery hub. The docking stations can extend the range of UAVs by providing recharging/refueling stations for the UAVs. The docking stations can also include navigational aid to guide the UAVs to the docking stations and to provide routing information from the central control. The docking stations can be incorporated into existing structures such as cell towers, light and power poles, and buildings. The docking stations can also comprise standalone structures to provide additional services to underserved areas.

Источники:
1. Amazon wants to use lampposts, churches as drone 'perches'
http://www.cnbc.com/2016/07/19/amazon-wants-to-use-lampposts-churches-as-drone-perches.html
2. Amazon sees cell towers as drone charging stations
http://www.rcrwireless.com/20160725/network-infrastructure/drone-charging-on-cell-towers-tag4
3. Amazon to build "birdhouses" for Drones
http://patentyogi.com/latest-patents/amazon/amazon-build-birdhouses-drones/
4. Amazon has a radical idea to turn street lights and church steeples into refueling stations for its drones
http://www.businessinsider.com/amazon-patent-sees-street-lights-as-drone-stations-2016-7

H3 Dynamics Dronebox — автономная станция для дронов (продукт) http://www.h3dynamics.com/products/drone-box/
http://yablor.ru/blogs/singapore-airshow-2016/5442915

Сингапурская компания H3 Dynamics представила автономную станцию для беспилотников. Платформа под названием Dronebox предназначена для зарядки, хранения, запуска и передачи данных с дрона без участия человека.

Dronebox представляет собой своеобразный автономный ангар для малого беспилотника. Внутри расположена подвижная взлетно-посадочная площадка со встроенным беспроводным зарядным устройством. В качестве источника энергии Dronebox может использовать внешний генератор, также в раздвижную крышу встроены панели солнечных батарей. Кроме подзарядки и хранения платформа выступает в качестве посредника при обмене беспилотника данными с центральным пунктом управления.

Дополнительно к Dronebox можно подключить метеостанцию, которая позволит платформе самостоятельно принимать решение о вылете в зависимости от погодных условий. Dronebox при подключении дополнительного источника питания может работать круглосуточно, при этом не требуя вмешательства оператора. После зарядки крыша раздвигается, и взлетно-посадочная платформа поднимает беспилотник. После того, как дрон закончит полет по маршруту, он приземляется обратно на платформу, которая опускает его на подзарядку внутрь корпуса. Обслуживание системы требуется только в случае физической поломки или для пополнения запасов топлива в генераторе. H3 Dynamics также планирует выпустить привязанную версию беспилотника — дрон будет непрерывно получать питание по тонкому кабелю и сможет находиться в воздухе продолжительное время.

Skysense — автономная станция для дронов (продукт) http://www.skysense.co/
Компания Skysense предлагает станции беспроводной зарядки дронов и решения «под ключ», позволяющие другим компаниям использовать дроны без участия людей. Решение состоит из станций зарядки, SAAS для мониторинга и управления всеми дронами и станциями зарядки, ПО для планирования миссий дронов, а также средств доступа к потокам данных с датчиков дронов.
2. Беспроводная передача энергии
Беспроводная передача энергии близкого действия
Conductix Wampfler IPT — технология и продукты беспроводной передачи энергии (продукт) http://www.conductix.ru/ru/Produkciya/induktivnaya-peredacha-energii-iptr
Кондактикс-Вампфлер – мировой лидер в производстве систем передачи энергии и данных.
Основная сфера деятельности компании и её опыт сосредоточены в области проектирования, производства, поставки, консультирования и монтажа комплексных решений передачи электроэнергии, данных и сред.

Компания имеет в своем арсенале все существующие на данный момент технологические решения для передачи энергии, сред и данных: подвесные системы, кабельные тележки, шинопроводы, траковые токоподводы, пружинные кабельные и шланговые барабаны, приводные кабельные барабаны, системы бесконтактной (индукционной) передачи энергии и данных.

Индуктивная передача энергии (IPT) открывает много возможностей проектировщикам систем электрификации. IPT является первой крупномасштабной бесконтактной системой энергопередачи, которая перевернула представление о способах снабжения электроэнергией всех движущихся механизмов. Основываясь на известном принципе электромагнитной индукции и развивая его, компания Кондактикс-Вампфлер совершила технологический прорыв в области электрификации. Система IPT сконструирована на современном инженерно-техническом уровне, сочетая его с многолетним опытом компании в разработке решений для различных областей промышленности.

Решения Кондактикс-Вампфлер по индуктивной передаче энергии (IPT) реализованы в нескольких форматах:

1. Шина;
2. Решение для напольных систем;
3. Решение для зарядки.

Обычно IPT системы работают на частоте 15 или 20 кГц. Только с такой, более высокой частотой выходного напряжения и, вследствие этого созданного переменного магнитного поля вокруг кабеля пути, становится возможной эффективная бесконтактная передача энергии. В зависимости от регуляторов, используемых на вторичных обмотках пути, используются токи 80 А или 125 A. В IPT-решениях используется явление резонансной электродинамической индукции.

Кабель пути, используемый в IPT-решениях Кондактикс-Вампфлер представляет из себя многожильный кабель (litz cable). Его использование позволяет уменьшить потери переменного тока, связанные со скин-эффектом, и повысить добротность колебательного контура. В результате чего повышается эффективность передачи энергии.

Решения Кондактикс-Вампфлер используются в промышленности (на заводах Daimler AG, KIA Motors, Carrefour, DAF, Mitsubishi), в городской инфраструктуре (в Генуе, Турине) для зарядки электрического транспорта – автобусов.

ELIX Wireles
s — технология и решения для беспроводной зарядки электромобиля (продукт) https://elixwireless.com/
Компания ELIX Wireless предлагает технологию и решения для беспроводной зарядки автобусов, грузовиков, легковых автомобилей, промышленных приборов и работы под водой. Технология основана на использовании магнитодинамической связи.
https://www.crunchbase.com/organization/elix-wireless

Energous WattUp — технология беспроводной зарядки (технология) http://www.energous.com/
Компания Energous предлагает технологию беспроводной зарядки WattUp, которая позволит одновременно заряжать множество устройств дома, в офисе, в машине.
http://spectrum.ieee.org/energywise/energy/the-smarter-grid/energous-readies-true-wireless-power-tech-for-consumer-devices

Evatran Plugless — технология и решение для беспроводной зарядки электромобиля (продукт) https://www.pluglesspower.com/
Компания предлагает решение для беспроводной зарядки электромобилей. Решение представляет из себя модуль, предназначенный для приема энергии и устанавливаемый в автомобиль. При парковке над специальной платформой-передатчиком энергии осуществляется зарядка аккумуляторов электромобиля.
https://www.crunchbase.com/organization/evatran-group

Fulton Innovation eCoupled
— технология беспроводной зарядки (технология) http://www.fultoninnovation.com/
Компания Fulton Innovation предлагает технологию беспроводной передачи электроэнергии eCoupled, использующую явление индукционной связи.
https://en.wikipedia.org/wiki/ECoupled

Humavox ETERNA
— технология беспроводной зарядки (технология) http://www.humavox.com/
Израильская компания Humavox предлагает технологию зарядки потребительской электроники, устройств медицинского и профессионального назначения.

Mojo Mobility — технология беспроводной зарядки (технология) http://www.mojomobility.com/
Компания Mojo Mobility сотрудничает с OEM-производителями в разработке продуктов (от мобильных и носимых, до промышленных и медицинских устройств, а также электротранспорта), использующих её запатентованную технологию беспроводной зарядки.

NuCurrent
— антенны беспроводной передачи энергии (продукт) http://www.nucurrent.com/
Компания NuCurrent является ведущим разработчиком антенн для решений беспроводной передачи электроэннергии. Решение компании совместимо со стандартами консорциумов Alliance for Wireless Power (A4WP), Wireless Power Consortium (Qi) и Power Matters Alliance (PMA). NuCurrent работает исключительно с производителями электронных устройств.
https://www.crunchbase.com/organization/nucurrent

Ossia Cota — технология беспроводной зарядки (технология) http://www.ossia.com/cota/
http://surfingbird.ru/surf/vse-za-5-minut-chto-nuzhno-znat-o-besprovodnoj--lquJ70e53#.WE4-GiOhqko
Передатчик размером с хлебницу, который позволяет заряжать телефоны, умные часы и браслеты, пульты или геймпады на расстоянии до 10 метров. Не важно, лежит ли телефон на столе или в кармане: как только он разрядится и окажется в радиусе действия передатчика, тот начнет его заряжать. Заряжаемое устройство должно быть снабжено специальным приемником Cota.
Стоимость $100

PowerbyProxi
— технология и продукты беспроводной зарядки (продукт) https://powerbyproxi.com/
Компания PowerbyProxi разрабатывает, лицензирует и производит решения беспроводной передачи электроэнергии и данных для промышленной и потребительской электроники.
https://www.crunchbase.com/organization/powerbyproxi

Qualcomm WiPower — технология и продукт беспроводной зарядки мобильных устройств (продукт) https://www.qualcomm.com/products/wipower
Компания предлагает решение – коврик, для зарядки гаджетов.

Qualcomm Halo — технология беспроводной зарядки для электромобилей (технология) https://www.qualcomm.com/products/halo
Технология беспроводной зарядки электромобилей (EV) на парковке и на дороге.

Solace Power — технология беспроводной зарядки (технология) http://www.solace.ca/
Компания Solace Power занимается исследованиями и разработками в области беспроводной передачи энергии с использованием технологии резонансной емкостной связи.
https://techcrunch.com/2015/02/18/solace-power-takes-aim-at-wireless-mid-flight-charging-for-drones/

uBeam — технология беспроводной зарядки ультразвуковым методом (технология) http://ubeam.com/
uBeam ипользует ультрозвуковую трансдукцию, чтобы преобразовывать электричество в звуковые волны, которые ресивер в телефоне сможет преобразовать обратно в электричество и заряжать устройство. Компания собрала патенты, связанные с этой технологией (http://ubeam.com/technology/, https://www.crunchbase.com/organization/ubeam#/entity). Однако возможности устройства подвергаются сомнению (https://techcrunch.com/2016/05/11/charged/).

Wireless Power & Communication
— технология и продукты беспроводной зарядки (продукт) http://www.wpc.no/
Запатентованная технология беспроводной передачи электроэнергии при помощи индуктивной связи. Обладает высоким КПД (до 95%), позволяет передавать до 3 кВ на оптимальном расстоянии от 5 до 40 мм. Технология используется в решениях для промышленности. Спектр решений включает устройства для беспроводной зарядки, коннекторы для подводного использования и изделия для робототехники.

WiTricity — технология и продукты беспроводной зарядки (продукт) http://witricity.com/
Компания WiTricity предлагает технологию и решения беспроводной зарядки для широкого спектра применений (потребительская электроника, электромобили, промышленность, медицина, оборона), основанные на использовании резонансной индуктивной связи.

Источник питания преобразует постоянный ток в переменный, частотой 250 кГц. Переменный ток используется для питания резонатора WiTricity High Q, который создает переменное магнитное поле частотой 250 кГц. Когда резонатор захвата вносится в зону действия источника, резонаторы взаимодействуют и изменяющееся магнитное поле источника индуцирует электрический ток в резонаторе захвата. Переменный ток выпрямляется (преобразуется в постоянный) до напряжения определенного уровня и подается на внешнюю нагрузку. High Q обозначает высокое значение добротности резонаторов, что в технологии WiTricity особенно важно для эффективной передачи энергии.

Ростех — станции беспроводной зарядки мобильных устройств (опытный образец) https://vc.ru/n/rostech-nowire
«Ростех» разработал станции для беспроводной зарядки мобильных устройств. В холдинге говорят, что это одно из первых в России подобных публичных устройств. Станция позволит заряжать до шести устройств одновременно, при этом они могут не поддерживать беспроводную зарядку. На станции будет расположено несколько адаптеров, которые позволят заряжать любой телефон, компьютер или планшет, говорят в «Ростехе». Устройства предназначены для Чемпионата мира по футболу 2018 года.

Joseph L. Moore — зарядка дрона от проводов высоковольтных линий (научная работа) Joseph L. Moore, CSAIL, MIT
Powerline Perching with a Fixed-Wing UAV – Joseph L. Moore, MIT, Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory – 2011:
http://groups.csail.mit.edu/robotics-center/public_papers/Moore11a.pdf
http://www.businessinsider.com/drone-power-line-perching-system-2014-4
https://www.youtube.com/watch?v=1BUui48KPHs
Разработка Джозефа Мура, кандидата в доктора философии (PhD), из лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта (CSAIL) Массачусетского технологического института (MIT) позволяет беспилотному летательному аппарату, выполненному в виде самолета, зацепляться за провода высоковольтных линий передач и заряжаться в электромагнитном поле, которое создается током, протекающим по проводам.

Paul Mitcheson — беспроводное питание легкого дрона (научная работа) Prof. Paul Mitcheson, Electrical and Electronic Engineering dept., Imperial College London
http://www.popsci.com/nikola-tesla-inspired-tech-powers-drone-in-mid-air-using
https://www.inverse.com/article/22469-experimental-drone-recharges-without-landing
https://www.youtube.com/watch?v=1_10oKH6z4A
20 октября 2016 года Imperial College London announced on Thursday that its researchers have created a drone that can recharge without having to land. While this technology is still in its early stages, it could eventually lead to drones that can fly, without having to worry about battery limitations.

TeraLab, KAIST — станция беспроводной зарядки дронов (научная работа) Drone Wireless Charging System, TeraLab, KAIST
http://tera.kaist.ac.kr/
https://www.youtube.com/watch?v=1u4tEo8WoKc
Wireless power transfer (WPT) technology enables convenient and automatic battery charging for unmanned aerial vehicles (UAVs). Therefore, we demonstrate 200 Watts class Drone Wireless Charging system using WPT technologies. This WPT charging step is divided into 3 stages. 1st stage refers to the drone landing on WPT charging platform. 2nd stage refers to the Drone Wireless charging. The last stage refers to the drone taking off from WPT charging platform.

First step is the drone landing on WPT charging platform. Once the drone has landed on the platform, the power is transferred to battery in drone wirelessly. Wireless charging parameter, battery voltage, input current, charging power can be monitored in real-time using 2.4 G Wi-Fi communication. And the regulator provides the function of CC-CV mode, which is an effective way to charge lithium batteries.

The Coil to coil efficiency is 91% and the overall efficiency is 72%.

DGPS is utilized instead of GPS for more accurate landing. DGPS information, such as the drone location and its attitude also can be monitored.

200 Watts-class resonant WPT charging system for drone consists of a 60kHz inverter, Tx and Rx windings, resonant topologies, a regulator and a battery. High-frequency operation and WPT system with high coupling coefficient are used to reduce the size and the mass of drone WPT system. And, we proposed and fabricated the WPT landing plate considering the coil alignment. The Tx part and the Rx parts contain the windings with ferrite to complete the magnetic path. The core structure can reduce the leakage electromagnetic field. The charging method using magnetic field has electrical safety advantages. And we, proposed Three Phase Resonant Magnetic Field charging scheme for Low EMI and EMF. Elimination of the 3rd harmonic components is possible via three-phase inverter.

The three-phase system has very small power ripples compared to those of the single-phase system. Current flowing through the three phase resonant magnetic field system to transfer 200 watts to the battery is smaller than that of the singel phase resonant magnetic system. And we also proposed High Q Multiple Resonant Reactive Loop Shielding (MRRLS) for EMI and EMF Reduction.

In the near future, our development of the drone wireless charging system on the automotive vehicle can provide a tangible solution for delivery systems, surveillance systems and unlimited possible applications.

Беспроводная передача энергии дальнего действия
LaserMotive — технология беспроводной передачи энергии лучевым методом (технология) http://lasermotive.com/

Американская компания, занимающаяся развитием технологий эффективной передачи энергии с помощью лазеров, разновидности беспроводной передачи электроэнергии.

В 2009 году в соревновании НАСА по передаче энергии лазером Lasermotive заняла первое место и получила приз в $900 тыс., продемонстрировав собственную разработку, способную действовать на расстоянии в один километр. Лазер победителя смог передать мощность в 500 Вт на расстояние в 1 км с 10% КПД.

Передача энергии лазером является способом беспроводного получения электроэнергии удалённым приёмником. Система Laser Power Beaming работает подобно солнечным энергетическим системам, которые генерируют электричество в солнечных батареях при помощи солнечного света, но вместо этого для преобразования лазерного излучения в электричество системой используются специализированные фотоэлементы.

В системе Laser Power Beaming лазер подключен к источнику питания, например, к стандартной промышленной электросети. Луч лазера формируется оптической системой в пучок определенного размера. Этот луч затем распространяется по воздуху или в вакууме, пока не достигнет фотоэлектрического приёмника, представляющего собой массив фотоэлементов, который преобразует свет обратно в электричество.

Обычно электрический ток передается с помощью медных кабелей или проводов. Но линии электропередачи являются дорогостоящими, установка маломощной линии электроснабжения для бытовых потребителей обойдется в $12 тыс. и более за 1 км, и $155 тыс. и более за 1 км для высоковольтных линий электропередач, установка может потребовать значительного времени, может выйти из строя в любой точке и не может быть перемещена в другое место после установки. Установка ЛЭП может быть невозможной (например, для летательного аппарата) или неэкономичной (например, в отдаленных районах).

В свою очередь, система Laser Power Beaming требует лишь физической установки передающего и приёмного пунктов, ничего более. Приёмник может быть перемещён в другое место, ближе или дальше, не увеличивая стоимость системы. И электроэнергия может быть доступна сразу после установки и подключения элементов, без ожидания окончания прокладки кабелей или монтажа проводов.

Детальное описание способа беспроводной подзарядки БПЛА в полете при помощи лазера приведено в статье.

Wi-Charge — технология и продукты беспроводной зарядки (продукт) https://www.wi-charge.com/
Компанией предлагаются потребительские устройства (RAYO, KIIK, LIGHTS) для беспроводных передачи и приема электроэнергии посредством инфракрасного излучения для зарядки потребительской электроники, IoT-устройств и промышленных беспроводных устройств. Возможности технологии таковы, что позволяют выполнять одновременную зарядку множества устройств, передавая до 10 Вт мощности на расстояние свыше 10 м. Детальное описание принципа действия есть в статье.
Компания создана в 2007 году и находится в Иерусалиме.
https://www.crunchbase.com/organization/wi-charge

РКК «Энергия» — технология беспроводной передачи энергии лучевым методом (технология) В России успешно проведен эксперимент по беспроводной передаче энергии на промежутке 1500 метров – об этом заявили в ОАО «Ракетно-космическая корпорация (РКК) «Энергия имени С.П. Королева» (https://zaryadqi.ru/blogs/blog/dron).

Указанный эксперимент был проведен на земле с использованием лазерного луча мощностью 5 Вт. Телефон был заряжен с помощью специальной станции, которая превращала луч в энергию – об этом сообщили в пресс-службе «Энергии». Специалисты рассчитывают, что полученный опыт позволит уже через небольшое время заряжать на расстоянии небольшой беспилотный летательный аппарат, а на беспроводную зарядку больших профессиональных беспилотников планируется выйти за 12 месяцев.

Системе предстоит пройти аналогичные испытания на орбите (http://www.3dnews.ru/940633). Специалисты считают, что в перспективе, один космический объект имеющий достаточно мощные заряды электроэнергии сможет передавать с помощью лазера электричество другому космическому объекту, который находится на расстоянии. Такая технология позволит более эффективно изучать космос. Специалисты считают, что КПД может составить 10-20%, а при использовании новейших достижений в оптоэлектронике и лазерной технике его можно повысить его до 30%.

Проводные зарядка и питание дронов
CyPhy Works — дроны с проводным питанием (продукт) http://cyphyworks.com/
Дроны CyPhy отличаются от большинства подобных устройств своим подключением — они связаны с системой управления напрямую специальным микрофиламентным кабелем, поэтому могут работать до тех пор, пока подаётся электропитание. При необходимости дроны CyPhy будут находиться в воздухе круглые сутки в автономном режиме. Проводное соединение защищает от помех и возможного перехвата управления, но ограничивает скорость и дальность полёта.

Основным применением своих устройств компания считает наблюдение и разведку, что наиболее полезно для охранных и военных организаций, в будущем область применения по их мнению – от строительства до журналистики.

В последнем на данный момент инвестиционном раунде компания получила $22 млн от Bessemer Venture Partners, Motorola Solutions VC, UPS и Draper Nexus (https://vc.ru/p/robotics).
Компания предлагает станции (Safe-T, Ligh-T) для питания дронов по проводам.
История инвестиций (https://www.crunchbase.com/organization/cyphy-works#/entity).
Elistair — станции для питания дронов по проводам (продукт) http://elistair.com/
Компания предлагает станции (Safe-T, Ligh-T) для питания дронов по проводам.

Автоматическая замена аккумуляторов
Airobotics — автономная станция с возможностью замены батареи (продукт) http://www.airobotics.co.il/
Израильская компания Airobotics представляет систему автономного хранения, обслуживания и запуска беспилотных летательных аппаратов. Система состоит из квадрокоптера Optimus и базовой станции с взлетно-посадочной площадкой, которая отвечает за хранение, подзарядку батарей и запуск беспилотника. Базовая станция оснащена раздвижной крышей, при посадке станция закрепляет квадрокоптер и опускает площадку вниз для автоматической замены батареи. Также базовая станция может самостоятельно заменить используемое беспилотником навесное оборудование. В качестве источника энергии Dronebox может использовать внешний генератор, также в раздвижную крышу встроены панели солнечных батарей. (https://nplus1.ru/news/2016/06/21/airobotics).
История инвестиций (https://www.crunchbase.com/organization/airobotics#/entity):

Airobotics разработал решения для первого автономного дрона для глобального рынка.

Airobotics предоставляет комплексные, полностью автоматизированные решения для сбора данных и получения труднодоступной информации. Возможно использовать площадки, расположенные в конкретном месте, а также расположить их по требованию. Это позволяет промышленным объектам получать специальные данные более быстрым, безопасным и более эффективным способом.

Команда Airobotics имеет опыт в проектировании аэрокосмических аппаратных средств, надежных электронных систем, в разработке программного обеспечения, многолетний опыт в коммерциализации дронов. Этот разнообразный опыт позволил им разработать решение подходит для удовлетворения потребностей в самых сложных промышленных сферах.

https://techcrunch.com/2016/06/21/airobotics-raises-28-5m-to-pursue-autonomous-drone-platforms-for-heavy-industry/
https://www.crunchbase.com/organization/airobotics

Asylon DroneHome — автономная станция с возможностью замены батареи (продукт) http://www.flyasylon.com/
Проект Asylon предлагает DroneHome, развертываемую станцию замены элементов питания.
Команда состоит из выпускников MIT, инженеров в аэрокосмической области, имеющих опыт работы над системами военного назначения (реактивные двигатели для систем ПВО на флоте).

Advance Robotix FLYBi
— дрон с кейсом с возможностью замены батареи (продукт) https://www.indiegogo.com/projects/flybi-first-drone-with-virtual-reality-goggles-vr#/
https://naked-science.ru/article/concept/flybi-pervyi-dron-s-ochkami-vi
В штатный кейс FLYBi встроен механизм автоматической смены аккумулятора. При низком уровне заряда батареи или потере сигнала беспилотник самостоятельно приземляется в нишу в разложенном кейсе. Если необходима замена аккумулятора, то миниатюрный конвейер и поворотная платформа производят замену в автоматическом режиме, позволяя сразу же продолжить полет (https://nplus1.ru/news/2015/09/28/flybi).

HiveUAV — автономная станция с возможностью замены батареи (продукт) http://hiveuav.com/
Компания предлагает решение, состоящее из улья, беспилотников и программного обеспечения. Улей защищает дрон от неблагоприятных погодных условий и обеспечивает замену аккумулятора.

Александр Штучкин — станция с возможностью замены батареи (продукт) https://nplus1.ru/news/2016/12/01/lighthouse-positioning

Программист Александр Штучкин использовал разработал систему позиционирования квадрокоптера, которая для ориентирования в пространстве использует маяки от VR-очков HTC Vive.

Самодельную систему позиционирования программист использовал для того, чтобы квадрокоптер мог точно садится на специальный стенд, меняющий беспилотнику разряженный аккумулятор на заряженный. После посадки дрона аккумулятор попадает в пустое гнездо барабана, который проворачивается и вставляет в пазы заряженный аккумулятор.


Стандартизующие организации (консорциумы)
AirFuel Alliance http://www.airfuel.org/
Глобальный консорциум лидеров в отрасли беспроводной зарядки, занимающийся разработкой и продвижением на рынок стандартов беспроводной зарядки.
http://www.3dnews.ru/923044
https://en.wikipedia.org/wiki/Rezence_(wireless_charging_standard)

Wireless Power Consortium https://www.wirelesspowerconsortium.com/
Глобальный технологический консорциум, занимающийся продвижением на рынок стандарта беспроводной зарядки Qi.
https://en.wikipedia.org/wiki/Qi_(standard)

Open Dots Alliance
http://opendotsalliance.org/
Open Dots Alliance занимается разработкой открытой спецификации Open Dots, описывающей технологию беспроводной зарядки.

Увеличение длительности полета БПЛА
Использование водородных топливных элементов
HUS Hycopter — дрон на водородном топливном элементе (продукт) http://www.hus.sg/
http://www.robotslab.ru/news/dron_letayushchiy_4_chasa_na_vodorodnom_dvigatele/

Компания HUS (Horizon Unmanned Systems) представила свою новую разработку – дрон Hycopter, который использует водород в качестве источника энергии и благодаря своей батарее может оставаться в воздухе до 4 часов с грузом в 1,5 кг. Длительность полета зависит от атмосферного давления. В отличии от других дронов, Гикоптер максимально эффективно использует свои конструктивные элементы, заполняя полости внутри них водородным топливом вместо воздуха. Топливная ячейка Гикоптера превращает энергию водорода в электричество, которое вращает роторы робота и поднимает его облегченную конструкцию в воздух. По оценкам HUS дрон Hycopter отличают низкие операционные расходы: $5/кВт*час за промышленный водород. Расходы на один полет составляют $7.50.

Директор компании, Тарас Ванкевич – украинец, также возглавляет компанию H3 Dynamics, совладельцами являются россияне.
Использование солнечных батарей
AtlantikSolar — дрон с солнечными батареями (прототип) http://www.atlantiksolar.ethz.ch/
Беспилотный летательный аппарат для первого в мире автономного пересечения Атлантического океана на солнечной энергии.

Facebook Aquila — дрон с солнечными батареями (прототип) https://code.facebook.com/posts/993520160679028/building-communications-networks-in-the-stratosphere/
https://www.facebook.com/notes/mark-zuckerberg/the-technology-behind-aquila/10153916136506634/
http://www.ferra.ru/ru/techlife/news/2016/07/21/facebook-aquila-internet-drone/
Facebook провела первые тестовые полеты беспилотников собственного производства, которые также должны будут предоставлять доступ в сеть труднодоступным регионам.

Оснащенный электромотором и питаемый солнечными батареями дрон «Aquila» разрабатывался в рамках проекта Facebook Internet.org (http://ecotechnica.com.ua/transport/149-fejsbuk-uspeshno-protestiroval-dron-na-solnechnykh-batareyakh-dlya-razdachi-internet-signala.html).

Google Titan Skybender — дрон с солнечными батареями (прототип) http://www.3dnews.ru/927628
http://www.theverge.com/2016/1/29/10873676/google-project-skybender-drones-5g-internet
Проект беспилотника Google на солнечной энергии, тестируется в Нью-Мексико.Google проводит секретные тесты технологии 5G для транслирования интернет с помощью этих дронов.
Подразделение Google Titan было закрыто, а его сотрудники распределены по другим проектам.

QinetiQ Zephyr — дрон с солнечными батареями (прототип) https://airbusdefenceandspace.com/our-portfolio/military-aircraft/uav/zephyr/
Сверхлёгкий беспилотный летательный аппарат с питанием от солнечных батарей, разработанный британской оборонной компанией QinetiQ. Размах крыльев составляет — 22,5 м при массе 50 кг.

Zephyr
– псевдоспутник, располагающийся на большой высоте. Он представляется собой что-то между спутником и беспилотным летательным аппаратом: работает исключительно на солнечной энергии, летает над верхней кромкой облаков и выше коммерческих воздушных перевозок.

Solar Impulse — дрон с солнечными батареями (прототип) http://www.solarimpulse.com/
В прошлом году первый в мире пилотируемый летательный аппарат на солнечных батареях Solar Impulse 2 завершил кругосветный полёт по всему миру без дозаправки. Швейцарские авиаторы из команды Solar Impulse заявили, что их следующим проектом будет дрон на солнечных батареях (http://ruvsa.com/news/strategy_policy/drones%2C+battery+without+lines/).

Исследование технических аспектов беспроводной передачи энергии
Методы беспроводной передачи энергии и их применения приведены в таблице ниже.
При беспроводной передаче энергии (wireless power transfer, WPT) методом электродинамической индукции (electrodynamic induction) используется ближнее электромагнитное поле. Благодаря электродинамической индукции, переменный электрический ток, протекающий через обмотку в передатчике энергии, создаёт переменное магнитное поле, которое действует на обмотку в приемнике энергии, индуцируя в ней электрический ток. По мере удаления приемника от передатчика энергии, всё большая часть магнитного поля не достигает вторичной обмотки. Даже на относительно небольших расстояниях индуктивная связь (inductive coupling) становится крайне неэффективной, расходуя большую часть передаваемой энергии впустую.

Когда катушки индуктивности (coils) имеют одинаковые размеры и находятся близко друг к другу (расстояние между катушками много меньше диаметра катушек), говорят о сильной индуктивной связи (tightly coupled). В этом случае большая часть магнитного потока (magnetic flux), создаваемого катушкой передатчика пронизывает катушку приемника. Сильная связь характеризуется высоким значением коэффициента связи (coupling coefficient, coupling factor, coupling rate).
Рисунок 1. Сильная связь.
Когда же катушки индуктивности имеют различающиеся в несколько раз размеры и/или находятся на значительном расстоянии друг от друга, говорят о слабой индуктивной связи (loosely coupled). В этом случае только незначительная часть магнитного потока, создаваемого катушкой передатчика пронизывает катушку приемника. Слабая связь характеризуется невысоким значением коэффициента связи. Рисунок 2. Слабая связь из-за различия диаметров катушек.
Рисунок 3. Слабая связь из-за большого расстояния между катушками.

Использование резонанса увеличивает эффективность передачи энергии. В 1891 году Никола Тесла использовал явление резонанса в своих опытах беспроводной передачи энергии при помощи электродинамической индукции. При резонансной электродинамической индукции (magnetic resonance) передатчик и приёмник настроены на одну частоту. Импульсная передача энергии происходит в течение нескольких циклов.

Добротность колебательного контура (quality factor, Q) — параметр, определяющий ширину резонанса и характеризующий, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за время изменения фазы на 1 радиан. Добротность обратно пропорциональна скорости затухания собственных колебаний в системе. То есть, чем выше добротность колебательной системы, тем меньше потери энергии за каждый период и тем медленнее затухают колебания. Чем выше добротность колебательных контуров приемника и передатчика, тем выше эффективность передачи энергии даже при условии слабой связи контуров, характеризующейся низким значением коэффициента связи. Высокодобротные электромагнитные резонаторы (high-Q, high-quality resonators) обычно построены из компонентов с низкими резистивными потерями и потерями на излучение и имеют достаточно узкие резонансные полосы частот.

Решения, использующие принцип резонансной электродинамической индукции (например, WiTricity, Qualcomm Halo, Evatran Plugless и др.), показывают высокую общую эффективность (end-to-end, overall efficiency) передачи энергии, превышающую 90% для высокомощных применений (зарядка электромобилей) и 80% — для маломощных (зарядка мобильных устройств). Если же говорить об эффективности передачи энергии между катушками передатчика и приемника (coil-to-coil efficiency), то она еще выше и достигает 98% и 90% для высоко- и маломощных приложений, соответственно. При этом расстояния, на которые в существующих решениях осуществляется передача энергии и уровни передаваемой мощности варьируются в широком диапазоне (расстояния — от нескольких сантиметров до нескольких метров, а уровни мощности — от нескольких ватт до нескольких киловатт).
Источники:

1. Wireless power transfer
https://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power_transfer#Overview

2. Highly Resonant Wireless Power Transfer. Safe, Efficient, and over Distance - Dr. Morris Kesler - WiTricity Corporation – 2013

3. Loosely Coupled Transformer and Tuning Network Design for High-Efficiency Inductive Power Transfer Systems - Cong Zheng – 2015

4. Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances - André Kurs, Aristeidis Karalis, Robert Moffatt, J. D. Joannopoulos, Peter Fisher, Marin Soljacic – 2007

5. Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer - Aristeidis Karalis, J.D. Joannopoulos, Marin Soljacic – 2007

6. Magnetic Resonant Coupling as a Potential Means for Wireless Power Transfer to Multiple Small Receivers – Benjamin L. Cannon, James F. Hoburg, Daniel D. Stancil, Seth Copen Goldstein – 2009

7. eCoupled - Understanding Wireless Power – 2009

E-mail: hello@company.com
Телефон: +123 466 567 78
Соцсети: Facebook | Instagram | Youtube

© All Right Reserved. My company Inc.
e-mail us: hello@company.cc
Made on
Tilda