舵機控制原理

一、電機基礎知識

電機是一種將電能轉化為機械能的裝置，舵機也屬於電機範疇。常見的電機有直流電機和交流電機兩類。

直流電機每個轉子針柱上帶有永久磁鐵，轉子繞組內接直流電源，當電流通過繞組時會在轉子針柱上產生一個磁極，該磁極受到永久磁鐵的作用便轉動起來。

交流電機則是利用交流電在繞組中不斷變化的磁場來轉動電機，其中最常見的是異步電機，工作原理為「轉子拖極」。

二、舵機簡介

舵機是一種特殊的直流電機，它具有旋轉角度可以精確調控的特點。通常舵機內置有電位器，可以檢測舵機旋轉的位置，並通過PWM技術控制舵機旋轉的角度。

三、PWM技術

PWM技術（Pulse Width Modulation）是一種通過不同占空比的方波控制電機速度、角度等的技術。

在舵機方面，以50Hz頻率的周期性方波信號為例，如果方波的占空比為5%，則電機會旋轉到最小角度；如果方波的占空比為10%則電機會旋轉到中間角度；如果方波的占空比為15%則電機會旋轉到最大角度。通過改變方波的占空比，可以實現對舵機旋轉角度的控制。

#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、直流電機控制方法

舵機是一種特殊的直流電機，控制方式也有所不同。常見的直流電機控制方式有加減速控制、兩段式控制等。其中加減速控制是通過逐漸加速或減速來控制電機的轉速，兩段式控制則是通過改變電機的電壓來控制電機的方向和速度。

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、舵機對於機械人的應用

舵機在機械人領域中應用廣泛，如步進電機、舵機控制機械人手臂等等。其中步進電機可以精確控制機械臂的位置，而舵機可以控制手指的運動和握取物品。

六、總結

PWM技術是控制舵機的基礎，直流電機的控制方法也適用於舵機。舵機的精準控制為機械人的運動提供了重要條件，具有廣泛的應用前景。