如何给仿鱼机器人提供可靠的能源来源？

目前常见的仿鱼机器人大多采用电池作为能量源进行驱动，因而电源系统就成为仿鱼机器人关键组成部分之一，有必要加以阐述和介绍。

1.电源系统的基本组成

常见的小型仿鱼机器人电源系统主要由电池、输入保护电路、控制器稳压电路、通道开关、稳压输出等模块组成，如图3-1所示。

图3-1　仿鱼机器人电源系统组成示意图(www.xing528.com)

2.电源系统的工作机理

机器人中的一些核心器件，如控制器和舵机等，都需要稳定的供电才能保障其正常运行。有些高级的机器人可能需要几组不同的电压。比如，驱动电机需要用到12 V的电压、2～4 A的电流，而电路板却需要用到+5 V或-5 V的电压。对于这些需要不同电压和电流进行供电的场合，人们可以采用几种不同的方法来获得多组电压，其中最简单和最直接的方法就是用几个电池组进行有区别的供电，比如，电机可采用大容量铅酸电池板供电，电路则采用小容量镍镉电池供电。这种方法对装有大电流驱动电机的机器人是最为适宜的，因为电机工作时会产生电噪声，通过电源线串到电路板，会对电路产生干扰。另外，由于电机启动时几乎吸收了电源的全部电流，造成电路板供电电压下降，会使电路板损坏或单片机程序丢失。用分开电源供电则可避免这些现象（电机产生的另一种干扰是电火花，会造成射频干扰）。还有一种获得多组电压的方法，它是用主电源通过稳压输出多组电压，供不同部件使用，这种方法也叫DCDC变换，可以用专用电路或电子元器件（IC）实现不同的电压输出。例如，12 V电池可以通过稳压电路输出12 V以下的各种电压，其中12 V的电压可以直接驱动电机，而5 V的电压则可供给电路板。

当电源模块输入反接或者输入电压过高时将会烧毁大部分器件，因此在电源入口处设置了输入保护电路，保护以控制器为主的电子元器件。

3.电源系统的主要作用

人需要依靠进食来补充能量，同样机器人因运动消耗能量，也需要补充能量，电源系统就是机器人的能量来源。实际上，现实的机器人与科幻作品中的机器人是极其不同的。科幻作品中的机器人似乎总有使不完的力气，它们采用核动力或者太阳能电池，充满电后，很长时间才会消耗光。其实，受制于核技术的现实水准，人们还无法为机器人配备合适的核动力系统；各种太阳能电池目前也无法为机器人的运动系统提供足够的动力。此外，太阳能电池也没有存储电能的能力。因此，目前大部分内置电源的实用型机器人都是由电池供电的。电源系统是机器人的有机组成部分，与主板、电机，以及计算机控制单元同等重要。对机器人来说，电源就是其生命的源泉，没有电源，机器人功能俱失，等同于一堆破铜烂铁。