2.1　デモ展示でアイデアを魅せる

　無線電力伝送コンテストは，大学や高専の学生が設計試作したモデル作品によるデモ展示から始まった．第1回から第4回のコンテストでは，卓上のモデル作品によるデモ展示のプレゼンテーションを通じて，システムを構成する具体的な要素技術の性能や「無線で伝送した電力をどのように利用するのか」というアイデアを魅力的に表現する技術を競い合った．アイデアを競うコンテストでは，主に観客や審査員の投票によって勝敗が決まる．そのため競技者は，スマートフォンやロボットなど利用シーンのイメージを膨らませるデバイスや，要素技術の性能をアピールするための測定器を効果的に使用したデモ展示を行った．

　第1回コンテストは「大学高専発ワイヤレス電力伝送システムと要素技術のモデル設計試作」と題して，2014年9月徳島大学にて開催された．最優秀賞は，龍谷大学・リューテックのチームが受賞した（図1)⁽⁵⁾．生きている魚が泳いでいる水槽で観賞用魚ロボットに無線電力伝送をするという華やかな作品であった．

　第2回コンテストは「ワイヤレス給電とんでも応用コンテスト」と題して，2015年3月立命館大学にて開催された．評価指標に応じた三つの賞（システム賞，プログレ賞，アイデア賞）に対し，京都大学，同志社大学，NICT，龍谷大学・リューテックのチームが受賞した．システム賞を受賞した京都大学の作品は，マイクロ波伝送方式^(用語)で送られた電力によって受信機を含めた装置全体が回転するというユニークな作品であった．

　第3回コンテストは「実用化に向かう高効率無線電力伝送技術」と題して，2015年9月東北大学にて開催された．このコンテストでは，デモ展示のアイデアに加えてシステムの伝送効率を競い合った．最優秀賞は，豊橋技術科学大学のチームが受賞した（図2)⁽⁶⁾．このチームは，コンテストで提示された送受電素子の形状制限に対して最大の伝送効率が得られる電極形状を等価回路によって理論的に導出し，高い伝送効率を実現した．

　第4回コンテストは「移動体への無線電力伝送」と題して，2016年3月九州大学にて開催された．電気自動車やドローン，電車といった移動する物体に対する無線電力伝送は，有線に対して大きな優位性が期待される．このような観点から，学生が各自で設計した移動体の試作モデルの展示が競われた．最優秀賞は，無線で送られた電力によって実際に飛行するドローンを開発した立命館大学のチームが受賞した（図3)⁽⁷⁾．ドローンの機体本体を，学生が3Dプリンタを使用して試作したことも評価点となった．

2.2　よりアイデアに特化したコンテストへ

　第11回のコンテストは「WPTコンテスト～目の前の壁を越えろ‼～」と題して，2019年3月に早稲田大学で開催された．このコンテストでは，デモ展示の有無は問わずにポスター及びプレゼンテーションによって要素技術や応用例のアイデアを競い合った．具体的には，貫通孔を設けなくとも障壁の向こうに電力が伝送できるという無線電力伝送の特徴にかけて，各チームが物理的な壁にとどまらない様々な「壁」を設定して，それを乗り越えるアイデアを発表した．最優秀賞は，生体組織の壁を越えて鶏肉の内部に設置したデバイスへの送電システムを提案した九州大学のチームが受賞した⁽⁸⁾．

4.1　プラ電車レース

　第8回コンテストは「プラ電車ワイヤレス給電走行レース」と題して，2018年3月東京電機大学にて開催された．模型玩具のプラ電車は単三電池1個で動作するため，必要な電力も数百mW程度と少なく，5W級の市販実験キット（ワイヤレス電力給電実験キット 扁平コイル・セット，CQ出版社）等を利用することで簡単に動作できるため，初心者でも参加しやすいコンテストであった．ルールは1.5m長のレールの上を完走するまでのタイムを競うもので，送電設備は橋脚の下，受電設備は橋脚の上部分にのみ設置可能とした．なお使用できる送電設備の規定も別途設けている．高専生から社会人までの幅広い参加と，プラ電車に興味のある小学生にも観戦頂けた．優勝は岡山大学チームの軽量な銅はくを用いた電界結合方式^(用語)（図7)⁽¹⁶⁾であった．

4.2　ミニ四駆レース

　第9，10，12，13回コンテストは「ミニ四駆ワイヤレス給電走行レース」と題して，それぞれ2018年9月金沢大学，同年11月京都国際会館，2019年9月大阪大学，同年11月パシフィコ横浜にて開催された．特に第10回は国際会議APMC2018内のStudent and Young Engineer Design Competitions（SDC）として開催され，スリランカや中国といった海外の大学からの参加者もあった．ミニ四駆は単三電池2個で動作し，プラ電車に比べ必要な電圧・電流は増すため，走行中給電の実現難易度は高いものであった．ルールはプラ電車でのルールとおおむね同じとしたが，コースの長さを4mに変更した．また，第12，13回は無改造のミニ四駆にWPT受電台車をけん引させるルールとした．第9，10回での最速タイムは1.192秒を記録した東京大学チームの磁界結合方式^(用語)で，4mを1秒台という驚異的なタイムで観客を驚かせた．第12，13回は長いアルミはくを用いた豊橋技術科学大学チームの電界結合方式が1.199秒で最速だった（図8)⁽¹⁷⁾．隣り合う2レーンが同時にスタートして，先着を競い合う白熱したトーナメント試合は選手だけでなく，多くの観客をも魅了した（図9）．

5.1　走行時間の定義と計測システム

　通常の実車によるドラッグレースにおいては，タイヤがスタートラインを横切ってから，ゴールラインに達するまでの時間が測定タイムとなる．しかし，コンテストではスタート地点でキャパシタに充電し，充電が完了すると走り出すようなシステムも考えられる．したがって，走り出してから測定を開始したのでは供給エネルギーの点で不公平となってしまう．そこで，電力がシステムに供給開始される時間をスタート時間，車体前端がゴールラインに達した時間をゴール時間と定義することにより，“供給されたエネルギーに対してどれだけ早くゴールに至るか”という観点で公正な計測ができるようにした．図10に計測システムのブロック図を示す．

5.2　スタート検出装置

　スタート時間の定義は電力の供給開始時間であるため，第9，10回のコンテストにおいてはシステムへの供給電圧を測定することでスタートの検出を行った．本システムでは電源電圧が約2.5Vを上回ることでスタートのトリガが行われるように設計されていたが，実際には高周波電源の消費電力が大きく，供給電流が電源装置の設定値であった2Aに達することにより電源装置が定電流モードとなり，電圧が上昇せずにスタートの検出に失敗する不具合が発生した．この現象に対処するために，第12，13回においてはリレースイッチのオンタイミングを検出する方式に改修し，供給電圧にかかわらずスタートトリガが行われるシステムとした．改修前の検出回路を図11(a)，改修後の検出回路を図11(b)に示す．

5.3　ゴール検出装置

　ゴール地点においては，車体の前端がゴールラインに達したことを検出する必要がある．第9，10回においてはミニ四駆の車体の改造が自由であったため，車体の大きさや材質，色は競技者によって異なる可能性があった．したがって，それらに影響されることのない検出方法として，フォトインタラプタを採用した．フォトインタラプタは赤外線が遮られることで物体を検出するものであり，周囲光などの雑音に強く，対象物は不透明であればどのような材質でもよい．採用したセンサは繰返し精度0.05mm以下，応答速度0.5ms以下であり，高速かつ正確な計測が可能である．また，コースに対してこれらのセンサを精密に取り付ける必要があるため，図12(a)に示す固定器具を製作し，これをコースに接着することによって安定した検出を実現した．固定器具はアクリル板で製作されており，アクリル板を図12(b)のようにレーザ加工し組み立てることで，容易に強度のある立体構造が実現できる．

5.4　計測と表示

　スタート検出装置及びゴール検出装置からの信号を用いて計測を行うコントローラとして，オープンソースハードウェアであるM5Stackを採用した．M5Stackは32ビットMPUであるESP32（Espressif Systems），カラー液晶ディスプレイ，ボタン及びバッテリーが搭載されており，Arduinoプラットホームを用いて容易にタイマや制御，表示装置といったシステムを作成可能である．M5Stackではメインクロック周波数が240MHzとなっており，割込みを活用することで，高精度な時間計測が可能である．測定プログラムが動作中のM5Stackを図13(a)に示す．

　また，コンテストは大勢の観客の中で行われ，非常に臨場感がある．そこで，タイム計測についてもリアルタイムに競技者や観客から確認ができるよう，ドラッグレースにおける電光掲示板を意識した表示器（図13(b)）を用いることで，より臨場感の高いレースを演出した．

　無線電力伝送は要素技術が高度に組み合わせられたシステム技術であり，時には測定装置や評価システムを自ら構築しなければならない．コンテストを通して，このような“はかる”技術の向上についても期待したい．