舵機(jī)是什么？有哪些應(yīng)用場(chǎng)景？

什么是舵機(jī)呢？首先，“舵機(jī)”這個(gè)名號(hào)其實(shí)是一個(gè)俗稱，是那些玩航模、船模的人起的名字，因?yàn)檫@種電機(jī)常被用于舵面控制。舵機(jī)其實(shí)就是一個(gè)低端一點(diǎn)的伺服電機(jī)系統(tǒng)，也是最常見(jiàn)的伺服電機(jī)系統(tǒng)。

舵機(jī)是一種位置（角度）伺服的驅(qū)動(dòng)器，適用于需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)，由下殼、控制電路、電機(jī)、中殼、齒輪組、軸承以及上殼組成。舵機(jī)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。控制電路板接收來(lái)自信號(hào)線的控制信號(hào)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)一系列齒輪組，減速后傳動(dòng)至輸出舵盤。舵機(jī)的輸出軸與位置反饋電位計(jì)相連，舵盤轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)位 置反饋電位計(jì)，電位計(jì)將輸出一個(gè)電壓信號(hào)到控制電路板進(jìn)行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和速度，從而達(dá)到目標(biāo)停止。

圖1.1-舵機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖1.2-舵機(jī)控制流程圖

舵機(jī)的種類

舵機(jī)又有哪些種類呢？舵機(jī)根據(jù)電子分類可以分為模擬舵機(jī)與數(shù)字舵機(jī)。模擬舵機(jī)通過(guò)簡(jiǎn)單地發(fā)送開(kāi)關(guān)脈沖來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，對(duì)小指令的反應(yīng)遲緩，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)較慢快。數(shù)字舵機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)模擬舵機(jī)可以根據(jù)微處理器的程序運(yùn)算而調(diào)整激勵(lì)馬達(dá)的動(dòng)力，以適應(yīng)不同的功能要求，并優(yōu)化舵機(jī)的性能，能提供更高的精度以及更快的響應(yīng)和加速效果。根據(jù)信號(hào)類型可以分為PWM信號(hào)舵機(jī)、RS-485串口型舵機(jī)、TTL串口型舵機(jī)。主要有普通型、超小型，強(qiáng)力型和特殊用途型等幾種。

一、PWM信號(hào)舵機(jī)

相對(duì)于模擬通訊對(duì)噪聲的抵抗能力更強(qiáng)，從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM信號(hào)可以極大地延長(zhǎng)通信距離。在接收端通過(guò)適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號(hào)還原為模擬形式，實(shí)現(xiàn)了用數(shù)字方式來(lái)控制模擬信號(hào)，其高頻率、高效率、高可靠性的特點(diǎn)大大降低了成本和功耗。

二、RS-485 串口型舵機(jī)

采用平衡發(fā)送和差分接收，具有良好的抗干擾能力，信號(hào)能傳輸上千米。一條總線上允許掛載多個(gè)舵機(jī)，且總線上每個(gè)舵機(jī)都有一個(gè)唯一的 ID（0~250），控制器通過(guò)舵機(jī) ID 對(duì)特定的舵機(jī)進(jìn)行訪問(wèn)，也可以通過(guò)廣播 ID（254）向總線上的全部舵機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，另外可以使用超級(jí)ID（253）向總線上的舵機(jī)發(fā)送查詢命令，不同 ID 的舵機(jī)進(jìn)行分時(shí)應(yīng)答。

三、TTL串口型舵機(jī)

采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式，對(duì)于計(jì)算機(jī)處理器控制設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸較好，同時(shí)對(duì)于電源的要求不高以及熱損耗也較低，另外TTL電平信號(hào)直接與集成電路連接而不需要價(jià)格昂貴的線路驅(qū)動(dòng)器以及接收器電路。

四、CAN總線舵機(jī)

采用串行異步通信，同一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)送或接收信息，由CAN_H和CAN_L兩條信號(hào)線，以差分信號(hào)的形式進(jìn)行通訊， 抗干擾能力強(qiáng)。高低電平幅度低，數(shù)據(jù)傳輸速度相對(duì)較高。

使用場(chǎng)景

舵機(jī)在機(jī)電系統(tǒng)中作為基本的輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)單的控制和輸出使得單片機(jī)系統(tǒng)能輕松與其進(jìn)行對(duì)接，其優(yōu)越的角度控制性能在飛機(jī)、潛艇模型，遙控機(jī)器人、物流、機(jī)器人、人工智能、汽車等領(lǐng)域中被廣泛使用。例如，在無(wú)人機(jī)或航模中，舵機(jī)可以控制機(jī)翼的上下、左右轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制飛行方向、高度等。

舵面控制

在機(jī)器人中，舵機(jī)可以控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人能夠完成各種復(fù)雜的動(dòng)作，如抓取、拍攝、移動(dòng)等。