超高密度供电网络重塑无人机和机器人设计开发的未来

根据近期Korn Ferry报告发布，估计至2030年，全球熟练劳动力将达到8500万个职位短缺，相当于8.5 万亿美元。其中的许多职位将出现在工业与服务产业，在这两个产业中，新冠疫情暴露了全球供应链和劳动力储备的弱点。无人机 (UAV) 和机器人可为人工任务实现高效自动化，从而可缓解这种情况。
今天，无人机正迅速投入服务，用于许多独特的关键任务应用，其中包括安全监控、包裹投递、农业、国防，甚至自然灾害恢复和人道主义援助运送任务等。展望未来几年，我们会发现无人机将在更危险的应用领域发挥更为重要的作用，如高压线检查、桥塔检查以及商业航运船体检修等。在这些类型的应用中使用无人机有几个优势，其中包括更快的响应时间和实时数据采集等。更为重要的是，将无人系统用于目前由人工操作的高风险活动，可消除员工受伤、连带损害及相关责任成本的风险。
随着全球经济的一体化和相互依赖性越来越高，对消费品和耐用品的需求正在呈指数级成长。由于这种爆炸式的需求，今天的工厂发现很难及时采购、生产和交付货物。这就是使用机器人服务的意义所在。机器人擅于在决策有限时选择任务路径。机器人可以持续工作数周，带来可预测、可重复的结果，从而可显著提高工作效率和产量。在消费者长期需求的推动下，机器人和其他自动化系统将迅速采用。
为了让无人机和机器人实现广泛部署，我们需要重新思考对其最有影响的限制—电源。如何使用从机载电池到系留电源或替代能源（如氢燃料电池）再到可再生能源（如太阳能、风能和波浪能）的各种电源为它们供电，在增加有效载荷的同时延长飞行时间或保持上线，以满足生产需求。
当我们与客户交谈时，他们通常会试图将电源放入一个极小的空间中。对他们来说，尺寸和重量一直都是最重要的。因此，电源模块是很好的解决方案，它们不仅小巧、散热良好，而且还可为行动应用提供大量电源。这就是高密度供电网络的用武之地。如果电源在许多行动应用中都有局限，那么如果使用得当，它也可以成为创新的推动因素。
基于模块的解决方案以极高的效率提供高整合度，因此，可以使用比常规电源拓扑更小的空间，占用最大限度发挥电源优势。这种电源传输模式的转变，意味着无人机及机器人设计人员可以在其设计中，纳入更多特性、功能和更高的工作电压，无需做出任何妥协。
(本文作者Tom Curatolo为Vicor 应用工程高级总监)