动物机器人具有灵活敏捷、环境适应性强等特点,在复杂环境搜救、战场信息收集等方面具有极高的应用价值。在动物机器人行为控制实验过程中,动物机器人神经刺激器使用微型电池供电,工作时长受到限制,为能使神经刺激器持续工作,本文提出了一种基于无线充电的供电方案。本文采用磁耦合谐振式无线充电方案,该方案适用于中短距离小功率器件的充电。首先分别基于耦合模理论和电路理论对无线充电系统进行了建模和分析,并分析了影响其传输性能的几个重要因素,为无线充电系统的设计奠定了理论基础。基于理论分析完成了系统的高频控制信号发生模块、高频逆变模块、谐振耦合电路和整流调压电路的设计。在硬件设计过程中,为了减小接收线圈的重量和尺寸对动物运动的影响,提出并设计了非对称的谐振线圈结构。为解决小尺寸接收线圈接收能量不足的情况,设计了一种两发射线圈对应单接收线圈的线圈布局。随后对上述系统的各部分的性能进行了仿真分析。基于SABER软件元件库中的可调系数的耦合模块,对谐振耦合电路的传输性能进行了仿真分析。利用MULTISIM软件仿真验证了高频控制信号发生模块、高频逆变模块、整流调压电路设计的正确性。并进一步地利用MATLAB和HFSS软件对线圈磁场的空间分布强度和增益进行了分析,得出以下结论:大尺寸发射线圈对应小尺寸接收线圈的结构可以抑制频率分裂;两发射线圈同向工作方式的最大传输功率是单发射线圈工作最大传输功率的两倍多;基于仿真所得到的传输功率与传输距离的关系,确定出最大传输功率时的传输距离。最后,根据以上的理论分析和仿真结果搭建出了整个系统的硬件实验平台,并在硬件实验平台上进行了传输功率的实验。实验结果显示传输距离为5厘米时的最大传输功率为15W,验证了本文所提出的动物机器人神经刺激器无线充电方案的可行性。