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隨著機器人技術(shù)、人工智能和傳感器的普及，與100年前引入的裝配線相比，今天日益智能化的工業(yè)環(huán)境幾乎難以辨認。
這的確是真的——但有一個重要的例外。在一些最先進的工廠和倉庫裏，依賴電力的硬件設(shè)備仍然插在一個固定的電源插座上操作或充電。
因此，雖然數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)成功地從有線傳輸發(fā)展到無線傳輸，但這只是電力傳輸?shù)拈_始。
數(shù)據(jù)和電力都是驅(qū)動第四次工業(yè)革命持續(xù)增長和全球影響的引擎。
無線電源的概念并不新鮮。19世紀90年代，尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）嘗試了無線配電。
那么，無線電源成為行業(yè)主流的障礙是什麼呢?功率級、效率、成本和性能是以往難以克服的問題。
如今，這種情況已不復存在，因為使用GaN功率半導體的無線系統(tǒng)正在解決以前無法解決的問題，并促成新一代的工業(yè)創(chuàng)新。
在使用GaN功率半導體的高頻系統(tǒng)中，電力發(fā)送器和接收器之間的功率和距離可以達到1000W和1000毫米。
過去基于硅的無線解決方案只能在5毫米的距離內(nèi)傳輸20W的電能。
現(xiàn)在，無線電源可以同有線電源相同的效率和高功率水平傳輸，此外還具有工業(yè)環(huán)境需要遠距離無束縛傳輸?shù)闹饕獌?yōu)勢。GaN可實現(xiàn)具有顯著空間自由度的快速高功率無線充電。
那么，無線電源對于第四次工業(yè)革命意味著什么呢？工業(yè)環(huán)境可以變得更加靈活、智能、自主、高效和安全。
將受益于無線電源的技術(shù)包括機器人、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、5G網(wǎng)絡(luò)和人工智能。
移動機器人
工業(yè)機器人需要幾百瓦甚至更大功率的快速充電。在有線環(huán)境中，需要人工操作員與對接機制進行精確的物理連接。
這限制了機器人的自主性和效率。在高速大功率無線環(huán)境中，一個自主移動機器人可以簡單地將自己置于充電板上。
通過緊湊的設(shè)計，無線充電站可以戰(zhàn)略性地、靈活地放置在整個設(shè)施中，以獲得最大的機器人正常運行時間和新的自主水平。
物聯(lián)網(wǎng)傳感器
傳感器的電線成本遠遠超過傳感器本身的成本。有線或電池供電的傳感器通常沒有備用電源，因此哪怕只有一個按鍵傳感器斷電，也可能會關(guān)閉裝配線甚至整個工廠。
通過無線方式供電的傳感器將以最有效的方式進行無線通信。
可以將無線充電作為主要系統(tǒng)或冗余系統(tǒng)引入，在每個傳感器的范圍內(nèi)放置多個無線功率發(fā)射器，以在發(fā)生故障時充當備用電源。
數(shù)據(jù)和電源都必須在工業(yè)4.0網(wǎng)絡(luò)中流動，不像有線網(wǎng)絡(luò)那樣有人工維護和干預(yù)的需求。
5G網(wǎng)絡(luò)
與4G（1,000Mbit/s）網(wǎng)絡(luò)相比，5G（10,000Mbit/s）具有更低的延遲，更高的可靠性和10倍的數(shù)據(jù)傳輸容量，使得在生產(chǎn)，維護和物流網(wǎng)絡(luò)以及連接的硬件中，更高的智能性和自主性成為可能。
隨著數(shù)據(jù)負載的增加以及傳感器和基站的激增，功率需求和維護也可能增加。
盡管在5G網(wǎng)絡(luò)中每數(shù)位的能源成本是4G的1/10，但預(yù)計其能耗至少是當前網(wǎng)絡(luò)的兩倍。
除非引入新的效率，否則能源消耗巨大的基站和大量的數(shù)據(jù)傳輸將影響能源成本。
智能工廠的5G革命需要伴隨著從有線到無線電源的演進。
人工智能
隨著智能IoT傳感器的增加以及5G數(shù)據(jù)量的增加和數(shù)據(jù)延遲的減少，人工智能在工業(yè)環(huán)境中的集成將增加。
這不僅會發(fā)生在有關(guān)硬件性能和維護的長期分析中，而且還會以不到一毫秒的延遲向精密機器人設(shè)備和移動機器人發(fā)起“實時”號令。
如果在工廠或倉庫內(nèi)的適當位置沒有可靠的無線高速電源，則將限制AI在工業(yè)中的使用。
數(shù)據(jù)的無線傳輸和分析可能實現(xiàn)，但是除非具有無線電源，其實際操作價值有限。
工業(yè)設(shè)計的靈活性
工業(yè)4.0的智能工廠和倉庫的增長歸因于從大批量，統(tǒng)一制造向小批量定制產(chǎn)品生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變-伴隨著更快的周轉(zhuǎn)時間。隨著制造需求的變化，這可能需要快速重新配置設(shè)施。
如果將地板設(shè)計與特定的電力結(jié)構(gòu)捆綁在一起，那么實現(xiàn)這種快速變化將變得很困難。
無線充電站使工業(yè)設(shè)施的重新設(shè)計更加靈活，所產(chǎn)生的環(huán)境更加整潔，這也是使用自動移動機器人的一個優(yōu)勢。
在流水線之間或倉庫中運輸補給品的機器人需要繞過的障礙物會更少。
在充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境中安全運行
基于接觸的（有線）充電的問題是，暴露于灰塵，濕氣和其他碎屑會對性能產(chǎn)生負面影響，并且需要昂貴的維護。
因為無需擔心電源連接器，無線充電系統(tǒng)可以密封，用來抵抗骯臟和腐蝕性的環(huán)境因素。
這使得在采礦，建筑或水下作業(yè)等無法使用電線或不能安全使用電線的高風險和挑戰(zhàn)性環(huán)境中，可以實現(xiàn)更智能的工業(yè)作業(yè)。
工業(yè)4.0的持續(xù)發(fā)展不應(yīng)再受電纜和軟線束縛，也不應(yīng)該因連接器和觸點故障而受到阻礙。只有在電源和數(shù)據(jù)都是無線的情況下，才能充分發(fā)揮其潛力。現(xiàn)在是時候了。
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