舵机基础知识

舵机基础知识： 最近几年国内机器人开始起步发展，很多高校、中小学都开始进行机器人技术教学。小型的机器人、模块化的机器人、组件式的机器人是教学机器人的首选。在这些机器人产品中，舵机是最关键，使用最多的部件。 根据控制方式，舵机应该称为微型伺服马达。早期在模型上使用最多，主要用于控制模 型的舵面，所以俗称舵机。舵机接受一个简单的控制指令就可以自动转动到一个比较精确的 角度，所以非常适合在关节型机器人产品使用。仿人型机器人就是舵机运用的最高境界。 一、 舵机的结构 舵机简单的说就是集成了直流电机、电机控制器和减速器等，并封装在一个便于安装的外壳里的伺服单元。能够利用简单的输入信号比较精确的转动给定角度的电机系统。 舵机安装了一个电位器（或其它角度传感器）检测输出轴转动角度，控制板根据电位器的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度。这样的直流电机控制方式叫闭环控制，所以舵机更准确的说是伺服马达，英文 servo。 舵机的主体结构如下图所示，主要有几个部分：外壳、减速齿轮组、电机、电位器、控制电路。简单的工作原理是控制电路接收信号源的控制信号，并驱动电机转动；齿轮组将电机的速度成大倍数缩小，并将电机的输出扭矩放大响应倍数，然后输出；电位器和齿轮组的末级一起转动，测量舵机轴转动角度；电路板检测并根据电位器判断舵机转动角度，然后控制舵机转动到目标角度或保持在目标角度。 舵机的外壳一般是塑料的，特殊的舵机可能会有金属铝合金外壳。金属外壳能够提供更 好的散热，可以让舵机内的电机运行在更高功率下，以提供更高的扭矩输出。金属外壳也可 以提供更牢固的固定位 齿轮箱有塑料齿轮、混合齿轮、金属齿轮的差别。塑料齿轮成本底，噪音小，但强度较低；金属齿轮强度高，但成本高，在装配精度一般的情况下会有很大的噪音。小扭矩舵机、微舵、扭矩大但功率密度小的舵机一般都用塑料齿轮，如 Futaba 3003，辉盛的 9g微舵。金属齿轮一般用于功率密度较高的舵机上，比如辉盛的 995舵机，在和 3003一样体积的情况下却能提供 13KG的扭矩。Hitec甚至用钛合金作为齿轮材料，其高强度能保证 3003大小的舵机能提供 20几公斤的扭矩。混合齿轮在金属齿轮和塑料齿轮间做了折中，在电机输出齿轮上扭矩一般不大，用塑料齿轮。 二、 舵机的规格和选型 当今使用的舵机有模拟舵机和数字舵机之分（具体差别见第 节），不过数字舵机还是相对较少。下面的技术规格同时适用...