Wi-Fi роутер превратили в источник беспроводного электропитания
Исследователи из Вашингтонского университета во главе с Джошуа Смитом (Joshua Smith) выяснили, что слегка модифицированный Wi-Fi роутер на обычном чипсете может снабжать электричеством различные устройства, от температурных сенсоров до камер небольшого разрешения. При этом такое необычное использование роутера не приводит к существенному снижению качества предоставляемой им связи. Препринт соответствующей работы
на
.
Разработчики новой системы под названием PoWiFi (Power over WiFi) использовали для экспериментального роутера массовые чипсеты Atheros AR9580. Модификация касалась только режима использования такого устройства: вместо того, чтобы отправлять радиосигнал тогда, когда об этом просит клиентское устройство, новый роутер дает сигнал постоянно. Когда он не полностью загружен запросами от клиентов локальной сети, роутер выдает в эфир «шум», излучение, не несущее информацию, но зато обеспечивающее небольшим количеством энергии любое устройство, оснащенное их Wi-Fi-приемником. При этом радиоволны отправляются сразу по нескольким каналам Wi-Fi диапазона (1, 6, 11).
В ходе опытов по оценке эффективности такой схемы исследователи создали два модифицированных устройства (температурный сенсор и камеру), питавшихся только от Wi-Fi-радиосигналов. Приемники, использованные для сбора энергии от таких радиосигналов, были собраны авторами работы из имеющихся в продаже аналоговых устройств, используемых в радиотехнике.
На входе в их собирающее энергию приемное устройство находилась антенна, за ней – выпрямитель с конденсатором (первый вариант) или компактной батареей (второй вариант). Разработчикам удалось добиться устойчивой подпитки температурного сенсора на расстоянии в 6 метров от их роутера, а для камеры (OV7670, VGA, Omnivision) – 5,1 метров для конденсаторного варианта и до 8 метров для аккумуляторного. Камера делала один черно-белый снимок 174 x 144 раз в 35 минут.
Камера, снимающая с такими большими промежутками, или сенсор, передающий данные об окружающей среде раз в 15 минут, могут быть оснащены датчиком движения, потребляющим на порядки меньше энергии, чем само устройство. При этом сенсоры будут срабатывать лишь тогда, когда заметят движение. По мнению авторов, это показывает потенциальную применимость такого Wi-Fi питания для полностью автономных следящих устройств, популярного средства негласного наблюдения. В соответствующем эксперименте авторы смогли снабжать энергией камеру, находящуюся за стеной.
Ранее ряд стартапов пытался вывести на рынок собственные средства зарядки мобильных устройств с использованием радиосигналов Wi-Fi диапазона. В частности стартап Energeous достиг дальности подзарядки смартфона в 4,5 метра. При этом мощность его специализированного устройства позволяла запитывать от него даже самые требовательные смартфоны, чего методы группы Джошуа Смита на таком расстоянии пока не позволяют. Однако в случае Energeous речь шла о необходимости приобретения отдельного устройства, подключаемого в розетку и не несущего функций Wi-Fi-роутера.
Вариант использования слегка модифицированного роутера, попутно занимающегося передачей данных по локальной сети, может быть более перспективным экономически, тем более что компоненты для них уже находятся в массовом производстве и сравнительно дешевы, отмечают авторы.
Пока лишь со скоростью 1,6 миллиметра в секунду
Американские инженеры разработали робота, способного автономно передвигаться в толще сыпучего материала, проталкивая себя вперед с помощью двух конечностей, напоминающих плавники. В испытаниях робот продемонстрировал способность передвигаться в песке на глубине около 127 миллиметров со скоростью до 1,6 миллиметра в секунду. Статья опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems. Сыпучие материалы, такие как песок, мягкие почвы, снег или лунный реголит, представляют собой довольно сложную среду для передвижения. Объекты, движущиеся в их толще, испытывают высокое сопротивление, возрастающее с глубиной погружения. Кроме того, сыпучая среда ограничивает возможности зондирования и обнаружения препятствий. Тем не менее инженеры пытаются создать роботов, способных передвигаться в таких условиях. Например, американские разработчики представили прототип робочервя, способного двигаться в толще песка. Для снижения сопротивления он выдувает перед собой воздух, и одновременно разматывает мягкую оболочку своей передней части, выталкивая ее вперед, в то время как остальное тело остается неподвижным. Это позволяет значительно снизить сопротивление движению. Однако для его работы требуется воздух, который приходится подводить с поверхности. Создать робота, который смог бы передвигаться в песке автономно, решили инженеры под руководством Ника Гравиша (Nick Gravish) из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Разработанный ими робот перемещается, проталкивая себя вперед через толщу сыпучей среды с помощью двух гибких конечностей, напоминающих плавники морской черепахи. Конечности состоят из пяти звеньев. Каждое звено способно вращаться относительно предыдущего, но углы их отклонений ограничиваются с помощью фиксаторов. В движение оба плавника приводятся через червячную трансмиссию с помощью единственного электромотора. При этом трансмиссия воздействует только на первые ближайшие к корпусу звенья. Благодаря фиксаторам, ограничивающим углы поворотов звеньев, при движении вперед конечности изгибаются, испытывая меньшее сопротивление среды, а при движении назад наоборот, распрямляются, позволяя роботу отталкиваться от песка. На концах конечностей разработчики поместили сенсоры, с помощью которых робот может обнаруживать расположенные сверху объекты. Корпус робота длиной около 26 сантиметров имеет прямоугольное сечение и утолщение в передней части, которое позволяет снизить сопротивление песка при движении. Нос робота заострен и имеет наклонную поверхность сверху, которая необходима для компенсации подъемной силы, возникающей при движении в песке. С этой же целью по бокам после проведенных тестов пришлось разместить два дополнительных наклонных неподвижных плавника, так как робот имел тенденцию задирать нос при движении под действием выталкивающей силы. Чтобы избежать попадания песчинок в механизм, конечности поместили в чехлы из нейлоновой ткани. Разработчики протестировали робота, погруженного на глубину 127 миллиметров в песок, сначала в небольшом искусственном резервуаре, а после в естественных условиях в песке на пляже. В сухом песке робот смог развить скорость 1,6 миллиметра в секунду. В более влажном песке на пляже робот двигался медленнее, со скоростью около 0,57 миллиметра в секунду. В будущем инженеры планируют увеличить скорость передвижения робота, а также научить его самостоятельно погружаться в песок. Ранее мы рассказывали об исследовании, в котором физики выяснили, что происходит со структурой песка при передвижении по нему с помощью прыжков. Они обнаружили, что при правильно подобранном времени задержки между приземлениями и новым толчком, можно увеличить высоту прыжка на 20 процентов и даже больше.