在一片井然有序的生產(chǎn)間中，數(shù)個機器閃爍著明滅不定的光。機器手，移動的裝載機器人，正在測試的封裝——這些設備全都沒有充電線，這是一個復雜精密的無限充電房間。

一直以來，人們都期望電力能像 wifi 那樣，能從空氣中穩(wěn)定地流向設備，無中斷、無掉線、無需人工調(diào)節(jié)。但能量不是無線信號，它會被方向、位置、金屬反射、人體阻擋輕易擾亂。哪怕設備輕輕轉(zhuǎn)動幾度，能量效率就可能驟降。

但就在東京科學大學未來科學技術(shù)跨學科研究實驗室（FIRST）中，AI正在把無線供能從「極度敏感」變成「自動穩(wěn)態(tài)」。他們的研究團隊將 AI 引入無線電力傳輸系統(tǒng)，讓其在各種動態(tài)場景中自動預測、自動補償、自動調(diào)諧，使能量傳輸保持高效率和高穩(wěn)定性。

相關(guān)研究以「Automatic and adaptive optical wireless power transmission for IoT with dual mode of day and night charging」為題，發(fā)布在《Optics Express》。

論文鏈接：https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-33-22-46599

有AI介入的物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的快速擴展增加了對高效、靈活的電源解決方案的需求。而對于室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)場景，該研究團隊提出了一種基于發(fā)光二極管（LED）的光無線電力傳輸（OWPT）方法。

在這類無線充電的問題中，有一個困難是無論怎樣也繞不開的。電力傳輸并不容易操縱，在復雜的環(huán)境之中，自適應的系統(tǒng)將會有助于實現(xiàn)高效的遠距離電力傳輸，并優(yōu)化檢測框架，實現(xiàn)可靠的光束瞄準。

為了克服長距離傳輸中的能量損失，團隊所提出的系統(tǒng)采用了一種具有雙層透鏡配置的自適應透鏡系統(tǒng)，該配置包括一個具有可調(diào)焦距的液態(tài)透鏡和一個成像透鏡。這種設置根據(jù)接收器的距離和大小自動調(diào)整光斑大小，確保最佳能量傳輸。

團隊所使用的光束瞄準系統(tǒng)建立在他們之前自動 OWPT 研究的結(jié)構(gòu)設計之上。RGB 攝像頭檢測光伏位置，而紅外攝像頭識別照射點。根據(jù)檢測到的光伏位置，系統(tǒng)調(diào)整反射器的方向以調(diào)整照射點位置。這個過程一直持續(xù)到光伏和光斑之間的位置差達到零，無論目標移動或距離變化如何，都能確保精確對準。

圖示：自動和自適應 OWPT 系統(tǒng)的概念。

團隊所使用的光束瞄準系統(tǒng)建立在他們之前自動 OWPT 研究的結(jié)構(gòu)設計之上。RGB 攝像頭檢測光伏位置，而紅外攝像頭識別照射點。根據(jù)檢測到的光伏位置，系統(tǒng)調(diào)整反射器的方向以調(diào)整照射點位置。這個過程一直持續(xù)到光伏和光斑之間的位置差達到零，無論目標移動或距離變化如何，都能確保精確對準。

真實測試下的效果

借助這些創(chuàng)新，所提出的自動 OWPT 系統(tǒng)能夠依次針對不同尺寸和不同距離的多個光伏接收器，快速在它們之間切換，且不會中斷。

研究團隊表示，基于CNN的方法在檢測較小光伏電池的輻照斑點方面（當距離較近時尤其明顯）存在局限性，相比之下，優(yōu)化后的檢測方法結(jié)合短曝光成像與基于OpenCV的圖像處理技術(shù)，能精確分割PV表面的實際輻照區(qū)域。

圖示：實驗裝置。

在晝夜環(huán)境切換的測試中，切換的相應延遲不到 50 毫秒，即使有一臺 pv 離開視野 50~55 秒，系統(tǒng)也可以維持正常檢測。

受環(huán)境光影響，大中型光伏電池都能在5米范圍內(nèi)可靠探測到，對于小型光伏電池則縮短至 3.5 米。不過，在較暗光線或無光環(huán)境下，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為紅外成像，夜間模式中小型 PV 的有效探測距離約為 4 米。這些距離對應于一個小型接收器（如智能手機一半大?。┠軌蚩煽孔粉櫤统潆姷淖畲缶嚯x。

最后，實驗顯示該系統(tǒng)的效率約為 56.2%。即使存在光伏電池的尺寸與距離限制，系統(tǒng)的自適應透鏡機制仍可以通過動態(tài)調(diào)整焦距來補償，以保持不同PV距離下照射斑點的一致和優(yōu)化大小。

圖示：照射斑點的邊長在不同距離下有變化。

穩(wěn)定的無線電傳遞方案

系統(tǒng)通過集成的動態(tài)可調(diào)焦距的液態(tài)透鏡，能夠?qū)崟r精確調(diào)整紅外光束光束點大小，實現(xiàn)不同尺寸和距離的光伏接收器的精確瞄準，支持有效功率傳輸距離達5米。

該系統(tǒng)在明亮和黑暗環(huán)境中都能無縫運行。優(yōu)化的點檢測方法提升了小型輻照點的定位精度，僅分段針對相關(guān)區(qū)域進行充電。在無照明條件下，配備反射器的光伏接收器能夠在約4米范圍內(nèi)可靠地探測。這支持多接收機的穩(wěn)健瞄準和功率傳輸，以及快速切換模式且不中斷。

它將在如智能工廠、封閉實驗環(huán)境等工作中發(fā)揮關(guān)鍵作用，未來憑借技術(shù)的發(fā)展與成熟，這類系統(tǒng)將會成為一類可靠的思路拓展方向。

相關(guān)報道：https://techxplore.com/news/2025-11-ai-powered-stable-wireless-power.html