当机器人拥有越狱能力的“秘密武器”—超级电容

作为人类科技的产物，机器人自诞生之初就备受关注，从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作的服务机器人更是给人们的生活带来了极大便利，但机器人偶尔也会做出一些令人意想不到又哭笑不得的事情。

最近俄罗斯一款编号IR77，名叫“Promobot”（以下简称小P）的机器人在网络上大肆走红。小P是一款被设计为能够与人简单互动、拥有自主学习能力的机器人。科学家表示，他们为机器人设置了自动绕开障碍物的功能，但没想到小P会借此功能来“逃离”实验室。

报道称，工程师从实验室出去时，忘记关掉大门，小P趁机“越狱”，并来到了实验室门前的马路上。之后由于电池耗尽，小P最终停在了马路中央，并造成交通拥堵。警察到来后帮助疏导交通，并联系上了实验室工程师，才把“淘气”的小P带走。

当机器人拥有越狱能力的“秘密武器”—超级电容

消息传到国内，网友们对于小P的失败出逃纷纷表示遗憾，有网友表示“傻孩子，出门怎么能忘记带充电宝呢？！”

对于“渴望自由”的小P来说，缺电让它最终没能完成一场说走就走的旅行，电影《超能陆战队》中的健康机器人大白同样也摆脱不了缺电的烦恼。影片中，大白只要一次简单扫描，就能检测出人体生命指数，并根据病人的疼痛程度，治疗几乎所有的疾病。

可电量不足的大白就没有那么“超能”了，还记得小宏和大白偷偷溜回卡斯阿姨家中时，因电量不足而变瘪的大白像醉酒一样，走路摇摇晃晃、说话也断断续续的样子吗？戳视频看大白电量不足时的萌态↓

看完是不是觉得没电寸步难行？确实，对于机器人来说，缺电会让其无法正常运行，如果说芯片是机器人的大脑，那么电机就是机器人的心脏。如何才能让机器人时刻保持电力十足呢？其实电影中就隐藏了一个“秘密武器”哦↓

那什么是超级电容呢？

超级电容（EDLC）又称超大容量电容、黄金电容、法拉电容、金电容或双电层电容器，是一种长寿命、高可靠的能源储电器件装置。由于超级电容采用特殊的电极结构，使得电极表面积大幅增加，因而能产生较大的电容量。

对于机器人来说，电机启动瞬间所需功率较大（以下称为峰值负载），如果电机电源不能支持峰值负载，电机无法立即驱动，机器人启动就需要很长时间。

随着机器人小型化和低价需求的日益增长，为了瞬间能够提供峰值负载而花费重金，购买昂贵的大容量电源回路变得不切实际。在不增加电源回路尺寸和容量的基础上，又能具备高输出的超级电容很好地解决了以上问题，能够帮助机器人节省空间、降低成本。

目前超级电容市场上较多的是可以有10年以上使用寿命，可靠性高，功能性强，同时高低温特性好，能在-30℃~70℃情况下正常使用的产品。日本电子元器件品牌——村田制作所（以下简称村田）通过对材料与构造的优化设计，研发出了安装面积更加小型化、承载高电压、耐高温的超级电容产品。

村田的超级电容不仅实现了小型薄型化的封装，而且具有业界较高水平的功率密度和能量密度。与柱状型超级电容相比，村田的超级电容单位容量上的ESR（等效串联电阻）更低，可以实现更高的功率输出和恒功率放电特性等。此外，村田的超级电容还可以在85℃超高温环境下工作，不受环境影响地放出最大10A的电流。

在需要瞬间大电流放电的峰值功率辅助用途方面，村田的超级电容能够发挥重要效果。同时使用超级电容和电源，共同支持瞬间峰值负载输出，即使电源输出减少，也不会降低设备原本性能，保证继续运转。除了应用在机器人身上，村田的超级电容还可用于LED闪光灯、小型DC电机设备、智能煤气?水表、RKE(遥控钥匙)的峰值输出辅助。

下图是仅使用干电池和并用超级电容两种情况下启动小型DC电机时，示波器观测到的波形对比图，可以更直观地说明超级电容的峰值功率辅助效果。

没有使用超级电容时，电机启动瞬间1.7A的峰值负载电流全部由干电池提供。干电池ESR大，峰值负载的发生导致电压上升恢复缓慢，因此达到常规运转状态需要一定时间。

另一方面，使用超级电容时，干电池供给的电流不仅可以被抑制在300mA，而且电压可以急速回升。由于超级电容的ESR约为干电池的六分之一，所以电机启动时的大电流几乎全部由超级电容承担。也就是说，超级电容通过辅助峰值负荷，使电机能够在短时间内启动。