舵机控制原理

NUKY • 2024-10-10 08:46 • 编程

一、电机基础知识

电机是一种将电能转化为机械能的装置，舵机也属于电机范畴。常见的电机有直流电机和交流电机两类。

直流电机每个转子针柱上带有永久磁铁，转子绕组内接直流电源，当电流通过绕组时会在转子针柱上产生一个磁极，该磁极受到永久磁铁的作用便转动起来。

交流电机则是利用交流电在绕组中不断变化的磁场来转动电机，其中最常见的是异步电机，工作原理为“转子拖极”。

二、舵机简介

舵机是一种特殊的直流电机，它具有旋转角度可以精确调控的特点。通常舵机内置有电位器，可以检测舵机旋转的位置，并通过PWM技术控制舵机旋转的角度。

三、PWM技术

PWM技术（Pulse Width Modulation）是一种通过不同占空比的方波控制电机速度、角度等的技术。

在舵机方面，以50Hz频率的周期性方波信号为例，如果方波的占空比为5%，则电机会旋转到最小角度；如果方波的占空比为10%则电机会旋转到中间角度；如果方波的占空比为15%则电机会旋转到最大角度。通过改变方波的占空比，可以实现对舵机旋转角度的控制。

#include <Servo.h>

Servo myservo;  // create servo object to control a servo

void setup() {
  myservo.attach(9);  // attaches the servo on pin 9 to the servo object
}

void loop() {
  myservo.write(0);              // set the servo position to the minimum angle
  delay(1000);                   // waits for the servo to move to the position
  myservo.write(90);             // set the servo position to the middle angle
  delay(1000);                   // waits for the servo to move to the position
  myservo.write(180);            // set the servo position to the maximum angle
  delay(1000);                   // waits for the servo to move to the position
}

四、直流电机控制方法

舵机是一种特殊的直流电机，控制方式也有所不同。常见的直流电机控制方式有加减速控制、两段式控制等。其中加减速控制是通过逐渐加速或减速来控制电机的转速，两段式控制则是通过改变电机的电压来控制电机的方向和速度。

int motorPin1 = 9;
int motorPin2 = 10;

void setup() {
  pinMode(motorPin1, OUTPUT);
  pinMode(motorPin2, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(motorPin1, HIGH);
  digitalWrite(motorPin2, LOW);
  delay(5000);
  digitalWrite(motorPin1, LOW);
  digitalWrite(motorPin2, HIGH);
  delay(5000);
}

五、舵机对于机器人的应用

舵机在机器人领域中应用广泛，如步进电机、舵机控制机器人手臂等等。其中步进电机可以精确控制机械臂的位置，而舵机可以控制手指的运动和握取物品。

六、总结

PWM技术是控制舵机的基础，直流电机的控制方法也适用于舵机。舵机的精准控制为机器人的运动提供了重要条件，具有广泛的应用前景。

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