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机器人教程2:舵机及转向操控原理

作者:huqin   来历:本站原创   点击数:x  更新时刻:2013年12月31日   【字体:


1
、概述

2、舵机的组成

3、舵机作业原理

4、舵机选购

5、舵机运用中应留意的事项

6、辉盛S90舵机简介

7、 怎样运用程序完成转向

851单片机舵机测验程序

 

1、概述

舵机也叫伺服电机,最早用于船只上完成其转向功用,因为能够经过程序接连操控其转角,因此被广泛运用智能小车以完成转向以及机器人各类关节运动中,如图1 、图2 所示。

 


1 舵机用于机器人

 



2 舵机用于智能小车中

舵机是小车转向的操控组织,具有体积小、力矩大、外部机械规划简略、安稳性高档特色,不管是在硬件规划仍是软件规划,舵机规划是小车操控部分重要的组成部分,图3为舵机的外形图。

 



3 舵机外形图

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、方位反响电位计、直流电机、操控电路等,如图4、图5所示。

 

 



4 舵机的组成示意图

 



5 舵机组成

舵机的输入线共有三条,如图6所示,赤色中心,是电源线,一边黑色的是地线,这辆根线给舵机供给最基本的动力确保,主要是电机的滚动耗费。电源有两种规范,一是4.8V,一是6.0V,别离对应不同的转矩规范,即输出力矩不同,6.0V对应的要大一些,具体看运用条件;别的一根线是操控信号线,Futaba的一般为白色,JR的一般为桔黄色。别的要留意一点,SANWA的某些类型的舵机引线电源线在边上而不是中心,需求辨认。但记住赤色为电源,黑色为地线,一般不会搞错。 

 



6 舵机的输出线

 

3、舵机作业原理

操控电路板承受来自信号线的操控信号,操控电机滚动,电机带动一系列齿轮组,减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和方位反响电位计是相连的,舵盘滚动的一起,带动方位反响电位计,电位计将输出一个电压信号到操控电路板,进行反响,然后操控电路板依据所在方位决议电机滚动的方向和速度,然后到达方针中止。其作业流程为:操控信号→操控电路板→电机滚动→齿轮组减速→舵盘滚动→方位反响电位计→操控电路板反响。

流,才可发挥舵机应有的功用。
    
舵机的操控信号周期为20MS的脉宽调制(PWM)信号,其间脉冲宽度从0.5-2.5MS,相对应的舵盘方位为0180度,呈线性改动。也便是说,给他供给必定的脉宽,它的输出轴就会坚持必定对应视点上,不管外界转矩怎样改动,直到给它供给一个别的宽度的脉冲信号,它才会改动输出视点到新的对应方位上如图7所求。舵机内部有一个基准电路,发生周期为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,判别出方向和巨细,然后出产电机的滚动信号。由此可见,舵机是一种方位伺服驱动器,滚动规模不能超过180度,适用于那些需求不断改动并能够坚持的驱动器中,比如说机器人的关节、飞机的舵面等。

 



7 舵机输出转角与输入脉冲的联络

 

4、舵机选购

市场上的舵机有塑料齿、金属齿、小尺度、规范尺度、大尺度,别的还有薄的规范尺度舵机,及低重心的类型。小舵机一般称为微型舵机,扭力都比较小,市面上2.5g3.7g4.4g7g9g等舵机指的是舵机的分量别离是多少克,体积和扭力也是逐步增大。微型舵机内部大都都是塑料齿,9g舵机有金属齿的类型,扭力也比塑料齿的要大些。futaba S3003,辉盛 MG995是规范舵机,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许多。春天sr403pDynamixel 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,但前者仅仅改改姿态的模仿舵机,后者则是RS485串口通讯,具有方位反响,并且还具有速度反响与温度反响功用的数字舵机,两者在功用和价格上相差很大。

除了体积,外形和扭力的不同挑选,舵机的反响速度和虚位也要考虑,一般舵机的标称反响速度常见0.22 /60°0.18 /60°,好些的舵机有0.12 /60°等的,数值小反响就快。

厂商所供给的舵机规范材料,都会包括外形尺度(mm)、扭力(kg/cm)、速度(/60°)、测验电压(V)及分量(g)等基本材料。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。这便是力臂的观念,因此摆臂长度愈长,则扭力愈小。速度的单位是 sec/60°,意思是舵机滚动 60°所需求的时刻。 电压会直接影响舵机的功用,例如 Futaba S-9001  4.8V 时扭力为 3.9kg/cm、速度为 0.22 /60°,在 6.0V 时扭力为 5.2kg/cm、速度为 0.18 /60° 。若无特别注明,JR 的舵机都是以 4.8V 为测验电压,Futaba则是以 6.0V 作为测验电压。速度快、扭力大的舵机,除了价格贵,还会随同著高耗电的特色。因此运用高档的舵机时,必须调配高品质、高容量的电池,能供给安稳且富余的。

现在市面上的舵机鱼龙混杂,整体来说仿品不如正品,廉价的不如贵的,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,我们不用过于寻求极致,依据本身购买力挑选够用的就行。

5、舵机运用中应留意的事项

1)、常用舵机的额外作业电压为6V,能够运用LM1117等芯片供给6V的电压,假如为了简化硬件上的规划直接运用5V的供电影响也不是很大,但最好和单片机进行分隔供电,否则会形成单片机无法正常作业。

2)、一般来说能够将来信号线衔接至单片机的恣意引脚,关于51单片机需经过定时器模块出PWM才干进行操控。可是假如衔接像飞思卡尔之类的芯片,因为飞思卡尔内部带有PWM模块,能够直接输出PWM信号,此刻应将来信号连于专用的PWM输出引脚上。

6、辉盛S90舵机简介

因为辉盛S90杰出的性价比,现在市面上的价格一般为1015元,因此广泛运用机器人和智能小车制造规划中,图8和图9别离为S90的外观和参数。

 



8辉盛S90舵机

 



9辉盛S90舵机参数

7、怎样运用程序完成转向更新中...

851单片机舵机测验程序更新中...

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