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。
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。
2、舵机的组成 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。
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,一是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。但记住红色为电源,黑色为地线,一般不会搞错。
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→位置反馈电位计→控制电路板反馈。 流,才可发挥舵机应有的性能。
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 AX-12+是机器人专用舵机,不同的是前者是国产,后者是韩国产,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,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。
|
GMT+8, 2024-12-6 05:27 , Processed in 0.101425 second(s), 19 queries , Gzip On.
Powered by Discuz! X3.5
© 2001-2024 Discuz! Team.