《舵机及转向控制原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《舵机及转向控制原理（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、舵机及转向控制原理1、概述2、舵机的组成3、舵机工作原理4、舵机选购5、舵机使用中应注意的事项6、辉盛 S90 舵机简介7、如何利用程序实现转向8、51 单片机舵机测试程序1、概述 舵机也叫伺服电机，最早用于船舶上实现其转向功能，由于可以通过程序连 续控制其转角，因而被广泛应用智能小车以实现转向以及机器人各类关节运动 中，如图1 、图 2 所示。图 1 舵机用于机器人图 2 舵机用于智能小车中舵机是小车转向的控制机构，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳 定性高等特点，无论是在硬件设计还是软件设计，舵机设计是小车控制部分重要 的组成部分，图 3 为舵机的外形图。图 3 舵机外形图2、舵机的
2、组成一般来讲，舵机主要由以下几个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电 位计、直流电机、控制电路等，如图 4、图 5 所示。图 4 舵机的组成示意图二2电馳图 5 舵机组成 舵机的输入线共有三条，如图6 所示，红色中间，是电源线，一边黑色的是 地线，这辆根线给舵机提供最基本的能源保证，主要是电机的转动消耗。电源有 两种规格，一是4.8V, 是6.0V，分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同， 6.0V对应的要大一些，具体看应用条件；另外一根线是控制信号线，Futaba的 一般为白色， JR 的一般为桔黄色。另外要注意一点， SANWA 的某些型号的舵机引 线电源线在边上而不是中间，需要辨认。但
3、记住红色为电源，黑色为地线，一般 不会搞错。输出转轴电源线咯O-地线GNDO-控制线X图 6 舵机的输出线3、舵机工作原理控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿 轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘 转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板， 进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到 目标停止。其工作流程为：控制信号控制电路板电机转动齿轮组减速舵 盘转动f位置反馈电位计f控制电路板反馈。流，才可发挥舵机应有的性能。舵机的控制信号周期为20MS的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲
4、宽度从 0.5-2.5MS,相对应的舵盘位置为0 180度，呈线性变化。也就是说，给他提供 一定的脉宽，它的输出轴就会保持一定对应角度上，无论外界转矩怎么改变，直 到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应位置上如 图7所求。舵机内部有一个基准电路，产生周期为20MS,宽度1.5MS的基准信 号，有一个比出较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而 生产电机的转动信号。由此可见，舵机是一种位置伺服驱动器，转动范围不能超 过180度，适用于那些需要不断变化并可以保持的驱动器中，比如说机器人的关 节、飞机的舵面等。lomsJUms2 ms2.5msg-g-OJ 御
5、图 7 舵机输出转角与输入脉冲的关系4、舵机选购 市场上的舵机有塑料齿、金属齿、小尺寸、标准尺寸、大尺寸，另外还有薄 的标准尺寸舵机，及低重心的型号。小舵机一般称为微型舵机，扭力都比较小， 市面上 2.5g，3.7g，4.4g，7g，9g 等舵机指的是舵机的重量分别是多少克，体 积和扭力也是逐渐增大。微型舵机内部多数都是塑料齿，9g舵机有金属齿的型 号，扭力也比塑料齿的要大些。futaba S3003，辉盛MG995是标准舵机，体积 差不多，但前者是塑料齿，后者金属齿，两者标称的扭力也差很多。春天 sr403p， Dynamixel AXT2+是机器人专用舵机，不同的是前者是国产，后者是韩国产
6、，两 者都是金属齿标称扭力 13kg 以上，但前者只是改改样子的模拟舵机，后者则是 RS485 串口通信，具有位置反馈，而且还具有速度反馈与温度反馈功能的数字舵 机，两者在性能和价格上相差很大。除了体积，外形和扭力的不同选择，舵机的反应速度和虚位也要考虑，一般 舵机的标称反应速度常见0.22 秒/60， 0.18 秒/60，好些的舵机有0.12 秒 /60等的，数值小反应就快。厂商所提供的舵机规格资料，都会包含外形尺寸(mm)、扭力(kg/cm)、速度(秒 /60。)、测试电压(V)及重量(g)等基本资料。扭力的单位是kg/cm，意思是在摆 臂长度 1 公分处，能吊起几公斤重的物体。这就是力臂
7、的观念，因此摆臂长度 愈长，则扭力愈小。速度的单位是sec/60,意思是舵机转动60所需要的时 间。 电压会直接影响舵机的性能，例如 Futaba S-9001 在 4.8V 时扭力 为3.9kg/cm、速度为0.22秒/60。，在6.0V时扭力为5.2kg/cm、速度 为 0.18 秒/60 。若无特别注明， JR 的舵机都是以 4.8V 为测试电压， Futaba 则是以 6.0V 作为测试电压。速度快、扭力大的舵机，除了价格贵，还会伴随著 高耗电的特点。因此使用高级的舵机时，务必搭配高品质、高容量的电池，能提 供稳定且充裕的。现在市面上的舵机鱼龙混杂，总体来说仿品不如正品，便宜的不如贵的
8、，塑 料齿的不如金属齿的，老的不如新的，国内的不如外国的等等，大家不必过于追 求极致，根据自身购买力选择够用的就行。5、舵机使用中应注意的事项1）、常用舵机的额定工作电压为6V,可以使用LM1117等芯片提供6V的电 压，如果为了简化硬件上的设计直接使用5V的供电影响也不是很大，但最好和 单片机进行分开供电，否则会造成单片机无法正常工作。2）、一般来说可以将来信号线连接至单片机的任意引脚，对于51单片机需 通过定时器模块出PWM才能进行控制。但是如果连接像飞思卡尔之类的芯片，由 于飞思卡尔内部带有PWM模块，可以直接输出PWM信号，此时应将来信号连于专 用的PWM输出引脚上。6、辉盛 S90
9、舵机简介由于辉盛S90良好的性价比，目前市面上的价格一般为10-15元，因而广 泛应用机器人和智能小车制作设计中，图8和图9分别为S90的外观和参数。红正棕负黄图 8 辉盛 S90 舵机产品型号SG9D产品尺寸23xl2.2x29mnn戶品重量9g工作扭袒1.6KG/cnn反应转遠.0.12-0.13 秒/HCP使用温度-30-+6D0死区设定織秒插头类型JR、FUTABAif用转动角度18舵机粪型模拟舵机工作电流使用电压3.5-6V结构材质塑料齿附件包含 25CM.黑色QC标、多功亞舵角、揺聲固定螺钉等附件笋见实拍图 适用范围 固定麗、直升机KT、駅駅、滑翔、小型机器丸、机械手等模型.图 9 辉盛 S90 舵机参数7、如何利用程序实现转向8、51 单片机舵机测试程序
