論文の概要: Performance Characterization of Frequency-Selective Wireless Power Transfer Toward Scalable Untethered Magnetic Actuation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.11645v1
- Date: Mon, 13 Apr 2026 15:57:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-14 20:13:16.66551
- Title: Performance Characterization of Frequency-Selective Wireless Power Transfer Toward Scalable Untethered Magnetic Actuation
- Title（参考訳）: 広帯域磁気アクチュエータに向けた周波数選択型無線電力伝送の性能評価
- Authors: Gabriel Cooper, Xiaolong Liu,
- Abstract要約: 共振器品質係数(Q-factor)と個別に対応可能なインダクタキャパシタ(LC)の容量の関係を定式化する。
我々は、選択的に活性化された収穫エネルギーを機械運動に変換する。
Q因子最適化による非定常磁気アクチュエータのスケーリングのための設計式を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.729501256689805
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Frequency-selective wireless power transfer provides a feasible route to enable independent actuation and control of multiple untethered robots in a common workspace; however, the scalability remains unquantified, particularly the maximum number of resonators that can be reliably addressed within a given frequency bandwidth. To address this, we formulate the relationship between resonator quality factor (Q-factor) and the number of individually addressable inductor-capacitor (LC) resonant energy harvesters within a fixed radio-frequency (RF) spectrum, and we convert selectively activated harvested energy into mechanical motion. We theoretically proved and experimentally demonstrated that scalability depends primarily on the Q-factor. For this proof-of-concept study, we define effective series resistance as a function of frequency allocating bandwidths to discrete actuators. We provide design equations for scaling untethered magnetic actuation with Q-factor optimization. Resonator networks spanning bandwidths from 100kHz to 1MHz were analyzed to quantify how increasing the number of resonators affects independent addressability. We validated the approach experimentally by fabricating three centimeter-scale untethered actuators that selectively trigger the motion of mechanical beams at 734kHz, 785kHz, and 855kHz. We also characterized the generated mechanical force and the activation bandwidth of each actuator, confirming that no unintended cross-triggering occurred.
- Abstract（参考訳）: 周波数選択型無線電力伝送は、共通の作業空間における複数の非係留ロボットの独立的な動作と制御を可能にするための実現可能な経路を提供するが、スケーラビリティは、特に所定の周波数帯域内で確実に対処できる共振器の最大数において、未定のままである。
これを解決するために、固定周波数(RF)スペクトル内において、共振器品質係数(Q-factor)と個別に対応可能なインダクタキャパシタ(LC)共振器の個数の関係を定式化し、選択的に活性化されたエネルギーを機械的運動に変換する。
我々は、スケーラビリティが主にQ因子に依存することを理論的に証明し、実験的に証明した。
この概念実証研究において、実効的な直列抵抗は、離散アクチュエータに帯域を割り当てる周波数の関数として定義する。
Q因子最適化による非定常磁気アクチュエータのスケーリングのための設計式を提供する。
100kHzから1MHzまでの帯域幅にまたがる共振器ネットワークを解析し,共振器数の増加が独立アドレナビリティに与える影響を定量化した。
メカニカルビームの734kHz,785kHz,855kHzの動作を選択的にトリガーする3センチメートル規模の非定常アクチュエータを試作し,実験により検証した。
また, 発生した機械的力と各アクチュエータの活性化帯域を特徴付けるとともに, 意図しないクロストリガは発生しないことを確認した。
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