Зүүдэг төхөөрөмжүүдийн шинэ батерейны технологи
Ухаалаг цаг, ухаалаг оосор, утасгүй чихэвч, ухаалаг бөгж, тэр ч байтугай AR нүдний шил зэрэг зүүдэг төхөөрөмжүүд орчин үеийн амьдралын хэв маягийн нэг хэсэг болсон. Бид эрүүл мэндээ хянах, мэдэгдэл хүлээн авах, дасгал хөдөлгөөнөө зохион байгуулах, тэр ч байтугай төлбөр төлөхийн тулд өдөржингөө зүүдэг. Гэсэн хэдий ч эдгээр бүх дэвшилтэт функцуудын цаана ихэвчлэн томоохон хязгаарлалт үүсгэдэг нэг хүчин зүйл байдаг: батерей. Бага багтаамж, улам бүр нэмэгдэж буй эрчим хүчний хэрэгцээ, нимгэн дизайны эрэлт хэрэгцээ нь батерейны шинэчлэлийг зүүдэг төхөөрөмжүүдийн хувьслын гол сэдэв болгосон. Сүүлийн жилүүдэд материал, эсийн архитектураас эхлээд цэнэглэх аргууд хүртэл эдгээр бэрхшээлийг шийдвэрлэх шинэ батерейны технологиуд гарч ирсэн.
Яагаад зүүж болдог батерейг хөгжүүлэхэд хэцүү байдаг вэ?
Зүүдэг төхөөрөмжүүдийн батерей нь гар утасныхтай адилгүй. Зүүдэг төхөөрөмжүүд нь хөнгөн, жижиг, аюулгүй, арьсан дээр эсвэл биеийн ойролцоо зүүсэн үед тогтвортой ажиллах чадвартай батерей шаарддаг. Төхөөрөмжийн дотоод зай хязгаарлагдмал байдаг бол оптик мэдрэгч (жишээлбэл, зүрхний цохилт хэмжигч), GPS, Bluetooth/Wi-Fi холболт, OLED дэлгэц, төхөөрөмж дээрх хиймэл оюун ухаан зэрэг нь бүгд эрчим хүч зарцуулдаг. Цаашилбал, зүүдэг төхөөрөмжүүдийг дасгал хийх, хөлс, температурын өөрчлөлт, бага зэргийн нөлөөлөлд өртөх үед байнга зүүдэг. Энэ нь батерей нь хүрээлэн буй орчны нөхцөлд тэсвэртэй, гоожихгүй, дулааны менежмент сайтай байх ёстой гэсэн үг юм.
Лити-ион батерейны дараагийн үеийн сайжруулалтууд
Өнөө үед ихэнх өмсдөг төхөөрөмжүүд лити-ион (Li-ion) эсвэл лити-полимер (Li-Po) батерейг ашигладаг хэвээр байна. Энэ технологи нь "хуучирсан" мэт санагдаж болох ч хөгжсөөр байна. Үйлдвэрлэгчид одоо катодын найрлагыг оновчтой болгож (жишээлбэл, тодорхой химийн бодис дахь никелийн агууламжийг нэмэгдүүлэх) энергийн нягтралыг нэмэгдүүлэхийн зэрэгцээ задралыг багасгахын зэрэгцээ ашиглаж байна. Цаашилбал, электролит болон нэмэлт бодисын сайжруулалт нь багтаамжийн задралыг хурдасгадаг давхаргын үүсэлтийг бууруулахад тусалж байна.
Зүүдэг төхөөрөмжүүдийн хувьд Li-Po-ийн сайжруулалт нь уян хатан байдлаасаа шалтгаалан чухал ач холбогдолтой юм. Батерейг илүү нимгэн болгож, төхөөрөмжийн загварт тохируулан хязгаарлагдмал орон зайг хамгийн их ашиглах боломжтой. Үүний үр дүнд зарим орчин үеийн ухаалаг цагнууд нимгэн байдлаа алдалгүйгээр удаан ажиллах боломжтой.
Хатуу төлөвт батерей: Илүү аюулгүй бөгөөд илүү их эрчим хүч зарцуулах боломжтой
Хамгийн их яригддаг инновацийн нэг бол хатуу төлөвт батерей буюу шингэн эсвэл гель биш харин хатуу электролиттой батерей юм. Хатуу төлөвт батерейны гол давуу тал нь аюулгүй байдал юм: гоожих эрсдэл болон дулааны алдагдал багасдаг. Энэ нь ялангуяа биед зүүдэг төхөөрөмжүүдэд хамаатай.
Аюулгүй байхаас гадна хатуу төлөвт төхөөрөмжүүд нь илүү өндөр эрчим хүчний нягтралтай байх боломжтой. Энэ нь ижил эзэлхүүн дотор багтаамж нь илүү их байж болно, эсвэл төхөөрөмжүүдийг ижил батерейны ашиглалтын хугацаанд жижигрүүлж болно гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч хатуу төлөвт төхөөрөмжүүд үйлдвэрлэлийн зардал, үйлдвэрлэлийн цар хүрээ, хатуу электролит ба электродуудын хоорондох интерфейсийн тогтвортой байдал зэрэг томоохон бэрхшээлтэй тулгарсаар байна. Гэсэн хэдий ч олон компани, судалгааны байгууллагууд хөгжлөө хурдасгасаар байгаа бөгөөд цахилгаан тээврийн хэрэгсэлтэй харьцуулахад харьцангуй бага багтаамжийн шаардлагаас шалтгаалан өмсдөг төхөөрөмжүүдийг арилжааны чиглэлд "гүүр" болгон ашиглахад тохиромжтой ангилалд тооцдог.
Уян хатан батерей болон уламжлалт бус хэлбэртэй батерейнууд
Зүүдэг төхөөрөмжүүдийн ирээдүй үргэлж цагтай холбоотой байдаггүй. Эрүүл мэндийн наалт, ухаалаг хувцас эсвэл биеийн хэлбэрт тохирсон төхөөрөмжүүдийн хэлбэрээр олон шинэлэг зүйл гарч ирж байна. Үүний тулд уян хатан батерей нь гол түлхүүр юм. Эдгээр батерейг гүйцэтгэлээ эрс алдахгүйгээр нугалах эсвэл муруйлттай байхаар зохион бүтээсэн.
Шинээр гарч ирж буй аргуудад нийлмэл суурьтай электрод, полимер суурь, сегментчилсэн эсийн загвар (жишээлбэл, "тууз" эсвэл хоорондоо холбогдсон жижиг модулиуд хэлбэрээр бүтээгдсэн батерей) ашиглах зэрэг орно. Энэ нь батерейг төхөөрөмжийн олон хэсэгт хуваарилах боломжийг олгож, нэг цэг дээрх ачааллыг арилгаж, эргономикийг сайжруулдаг. Батерей давтан деформацид өртөх үед мөчлөгийн ашиглалтын хугацааг хадгалах, аюулгүй байдлыг хангах нь бэрхшээлтэй асуудал юм.
Хэт жижиг төхөөрөмжүүдэд зориулсан микро батерей болон нимгэн хальсан батерей
Ухаалаг цагираг, сонсголын аппарат, эсвэл бяцхан эмнэлгийн мэдрэгч гэх мэт маш жижиг зүүдэг төхөөрөмжүүдийн хувьд ердийн батерей нь ихэвчлэн хэтэрхий том байдаг. Энэ бол микро батерей болон нимгэн хальсан батерейнууд шийдлийг санал болгодог газар юм. Нимгэн хальсан батерейг ихэвчлэн тусгай үйлдвэрлэлийн процесс ашиглан маш нимгэн давхаргаар хийдэг. Тэдгээрийн давуу талууд нь хэт нимгэн профиль, сайн тогтвортой байдал, тодорхой электрон эд ангиудтай нэгтгэх чадвар юм.
Бага боловч тогтвортой эрчим хүч шаарддаг төхөөрөмжүүдийг дэмжих зорилгоор бичил батерейг мөн хөгжүүлж байна. Тэдгээрийн нийт хүчин чадал нь ухаалаг цагны батерей шиг том биш боловч системийн үр ашиг болон бага эрчим хүч зарцуулалт нь тодорхой хэрэглээний нөхцөлд хангалттай болгодог.
Эрчим хүч хураах: Байгаль орчноос цэнэглэгддэг өмсдөг төхөөрөмжүүд
Батерейны ашиглалтын хугацааг сайжруулахаас гадна өөр нэг стратеги бол эрчим хүч хуримтлуулах замаар цэнэглэхээс хамааралтай байдлыг бууруулах явдал юм. Энэхүү концепц нь хүрээлэн буй орчин эсвэл хэрэглэгчийн биеэс гаргаж авсан энергийг ашигладаг, тухайлбал:
1. Кинетик энерги (пьезоэлектрик/кинетик хураалт): гар хөдөлгөөн эсвэл хөлийн чимээг цахилгаан болгон хувиргаж болно.
2. Биеийн дулааны энерги (термоэлектрик): арьс болон хүрээлэн буй агаарын температурын зөрүү нь бага хэмжээний энерги үүсгэж чаддаг.
3. Гэрлийн энерги (жижиг нарны зай): оосор эсвэл цагны нүүрэн дээрх жижиг нарны хавтан нь батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгахад тусалдаг.
Одоогийн байдлаар эрчим хүч хураах нь батерейг бүрэн солиход хангалтгүй боловч эрчим хүчний доройтлыг удаашруулж, батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгахад маш хэрэгтэй байж болох юм. Бага эрчим хүч хэрэглэдэг төхөөрөмжүүдэд энэ арга нь ялангуяа ухаалаг эрчим хүчний менежменттэй хослуулсан үед "тэгтэй ойролцоо" хэрэглээг ч бий болгож чадна.
Илүү хурдан бөгөөд илүү тохиромжтой цэнэглэлт
Шинэ батерейны технологийг цэнэглэх технологийн дэвшил дэмжиж байна. Зүүдэг төхөөрөмжүүд нь ерөнхийдөө соронзон цэнэглэгч эсвэл утасгүй цэнэглэгч ашигладаг. Жижиг батерейг хэт халалтаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд температурын хатуу хяналттайгаар хурдан цэнэглэх нь улам бүр нэмэгдэж буй чиг хандлага болж байна. Цаашилбал, эрчим хүчний хаягдлыг бууруулахын тулд утасгүй цэнэглэлтийн үр ашгийг дээшлүүлэх хүчин чармайлтууд хийгдэж байна.
Ирээдүйн зарим концепцуудад ширээн дээр эсвэл чихэвчний гэр дотор ойрхон цэнэглэх, мөн цагны оосор гэх мэт дагалдах хэрэгсэлд цэнэглэх зэрэг орно. Цэнэглэхэд хялбар байх нь маш чухал, учир нь зүүдэг төхөөрөмж хэрэглэгчид төхөөрөмжөө байнга салгахаас татгалздаг.
Хиймэл оюун ухаан болон ухаалаг эрчим хүчний менежментийн үүрэг
Батерейны шинэчлэлүүд дангаараа байдаггүй. Зүүдэг төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг сайжруулах олон сайжруулалт нь ухаалаг тэжээлийн менежментээс үүдэлтэй. Алгоритмууд нь хэрэглэгчийн зуршлыг урьдчилан таамаглах, дэлгэцийн шинэчлэлтийн хурдыг тохируулах, мэдрэгч идэвхтэй байх хугацааг тодорхойлох эсвэл GPS болон холболтын хэрэглээг оновчтой болгох боломжтой. Эдгээр аргуудын тусламжтайгаар ижил хүчин чадалтай батерей мэдэгдэхүйц удаан ажиллах боломжтой.
Ирээдүйд хиймэл оюун ухааны интеграцийг хэрэглэгч унтаж байх үед эрчим хүчний хэрэглээг бууруулах эсвэл дохионы чанарт үндэслэн эрүүл мэндийн мэдрэгчийн эрчимийг тохируулах гэх мэтээр цаашид өргөжүүлж болно. Батерейны ашиглалтыг сайжруулах болон эрчим хүчний илүү үр ашигтай хэрэглээг хослуулан хэрэглэснээр хэрэглэгчийн туршлагыг мэдэгдэхүйц сайжруулах болно.
Сорилтууд: Аюулгүй байдал, Дахин боловсруулалт, Зохицуулалт
Илүү их өмсдөг төхөөрөмжүүд нь эргэлтэд байгаа жижиг батерейг хэлнэ. Энэ нь дахин боловсруулах болон цахим хаягдлыг боловсруулахад бэрхшээл учруулж байна. Шинэ батерейны технологиуд нь байгаль орчинд ээлтэй материал, үр ашигтай үйлдвэрлэлийн процесс, батерейг засах эсвэл солиход хялбар болгох загварыг авч үзэх шаардлагатай.
Аюулгүй байдал нь бас нэг томоохон асуудал юм. Их биед зүүдэг батерейнууд нь олон давхар хамгаалалттай байх ёстой: гүйдэл таслах механизм, температур мэдрэгч, эсийн эвдрэлийн эрсдлийг бууруулдаг гэрний загвар.
Дүгнэлт
Зүүдэг төхөөрөмжүүдийн шинэ батерейны технологиуд нэгэн зэрэг хэд хэдэн чиглэлд хөгжиж байна: эрчим хүчний нягтралыг нэмэгдүүлэх, аюулгүй байдлыг бэхжүүлэх, шинэ загварт зориулсан уян хатан батерей нэвтрүүлэх, хэт жижиг төхөөрөмжүүдэд зориулсан бичил батерей боловсруулах, хүрээлэн буй орчноос эрчим хүч цуглуулах. Хатуу төлөвт батерей нь аюулгүй байдлын боломжийнхоо ачаар ирээдүйд хүчтэй нэр дэвшигч болж байгаа бол нимгэн хальсан болон уян хатан батерей нь зүүдэг төхөөрөмжүүдийг бие махбодтой илүү нэгтгэх боломжийг нээж өгдөг. Эцсийн эцэст, батерейны шинэчлэлийн амжилт нь хэрэглэгчдийг байнга цэнэглэх талаар бодох шаардлагагүйгээр зүүдэг төхөөрөмжүүд үнэхээр "үргэлж асаалттай" байж чадах эсэхийг тодорхойлох болно. Дараагийн хэдэн жилд бид батерейны технологийн дэвшил, улам бүр ухаалаг эрчим хүчний менежментийн ачаар илүү нимгэн, илүү тохь тухтай, аюулгүй, мэдэгдэхүйц удаан эдэлгээтэй зүүдэг төхөөрөмжүүдийг харах болно.
Хэрэв та хүсвэл би энэ нийтлэлийг шинжлэх ухааны хэв маяг (лавлагаатай), блог хөтлөлтийн түгээмэл хэв маягт тохируулан өөрчлөх эсвэл хатуу төлөвт эсвэл эрчим хүч хураах гэх мэт нэг технологид анхаарлаа төвлөрүүлж болно.
