舵机及舵机的控制

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1、舵机及舵机的控制1. 什么是舵机：在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电 系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之 接口。舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控 制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用 得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。还是看看具体的实物比较过瘾一点：2. 其工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电 路，产生周期为20ms,宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流

2、偏置电压与电位器的电压 比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电 机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。当然 我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一 样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不 用去考虑的。3. 舵机的控制：舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms2.5ms 范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关 系是这样的：0.5ms0 度1.0ms45 度；1.5ms

3、90 度；2.0ms135 度2.5ms180 度请看下形象描述吧:这只是一种参考数值，具体的参数，请参见舵机的技术参数。小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V,转速也不是很快，一般为0.22/60度 或 0.18/60 度，所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时，舵机可能反应不过来。如果需 要更快速的反应，就需要更高的转速了。要精确的控制舵机，其实没有那么容易，很多舵机的位置等级有 1024 个，那么，如果 舵机的有效角度范围为180度的话，其控制的角度精度是可以达到180/1024 度约0.18度了， 从时间上看其实要求的脉宽控制精度为2000/1024us约2us。如果你拿了个舵机，连控

4、制精 度为1 度都达不到的话，而且还看到舵机在发抖。在这种情况下，只要舵机的电压没有抖动， 那抖动的就是你的控制脉冲了。而这个脉冲为什么会抖动呢？当然和你选用的脉冲发生器有 关了。一些前辈喜欢用 555 来调舵机的驱动脉冲，如果只是控制几个点位置伺服好像是可以 这么做的，可以多用几个开关引些电阻出来调占空比，这么做简单吗，应该不会啦，调试应 该是非常麻烦而且运行也不一定可靠的。其实主要还是他那个年代，单片机这东西不流行呀， 哪里会哟！使用传统单片机控制舵机的方案也有很多，多是利用定时器和中断的方式来完成控制 的，这样的方式控制 1 个舵机还是相当有效的，但是随着舵机数量的增加，也许控制起来就

5、没有那么方便而且可以达到约2微秒的脉宽控制精度了。听说AVR也有控制32个舵机的 试验板，不过精度能不能达到 2 微秒可能还是要泰克才知道了。其实测试起来很简单，你只 需要将其控制信号与示波器连接，然后让试验板输出的舵机控制信号以 2微秒的宽度递增。为什么FPPA就可以很方便地将脉宽的精度精确地控制在2微秒甚至2微 秒一下呢。主要还是delay memory这样的具有创造性的指令发挥了功效。该指 令的延时时间为数据单元中的立即数的值加 1个指令周期（数据0出外，详情请 参见delay指令使用注意事项）因为是8位的数据存储单元，所以memory中的 数据为（0255），记得前面有提过，舵机的角度

6、级数一般为1024级，所以只 用一个存储空间来存储延时参数好像还不够用的，所以我们可以采用2个内存单 元来存放舵机的角度伺服参数了。所以这样一来，我们可以采用这样的软件结构 了：程序原理可以是这样的：pushw pwm0 ; 注意这里的pwmn指第n路的pwm参数值，是个16位数 /据存放空间，相信8位机中一次操作个16位数据也是首见 吧popwpwmtemp; /将 16 位数据移动到一个临时空间set1s_motor0_drvcallpwm_delayset0s_motor0_drv pushw pwm1popw set1 call set0pwmtemps_motor1_drv pwm_

7、delay s_motor1_drv按这样写下去，一路PC写7个这样的伺服也一点不紧张的，因为PWM的周期是20 毫秒，而最大脉宽才2.5毫秒，7*2.5 = 17.5毫秒。写完了所有的脉冲后又做什么，跳回再 等待下一个20毫秒有效的信号量。而20毫秒的信号量从哪里来，因为多核心，当然可以随 便拿个工作频率低点的CPU来产生啦。这样一来，一颗14PIN的FPPA ,PDK80C02-S0P14就 可以通过无线或者红外来精确控制7路舵机。当然你想控制40路左右的驱动都没有问题, 因为我们的最大封装就有40几个10 口。舵机驱动的应用场合：1. 高档遥控仿真车,至少得包括左转和右转功能,高精度的角度控制,必然给你最 真实的驾车体验.2. 多自由度机器人设计，为什么日本人设计的机器人可以上万RMB的出售，而国内设计的一些两三千块也卖不出去呢,还是一个品质的问题.3. 多路伺服航模控制,电动遥控飞机,油动遥控飞机,航海模型等也许各位同行有比这更厉害的处理方法，希望可以拿出来一起分享下，谢谢！