舵機是什么？有哪些應(yīng)用場景？

什么是舵機呢？首先，“舵機”這個名號其實是一個俗稱，是那些玩航模、船模的人起的名字，因為這種電機常被用于舵面控制。舵機其實就是一個低端一點的伺服電機系統(tǒng)，也是最常見的伺服電機系統(tǒng)。

舵機是一種位置（角度）伺服的驅(qū)動器，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、中殼、齒輪組、軸承以及上殼組成。舵機是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)?？刂?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%94%B5%E8%B7%AF%E6%9D%BF/">電路板接收來自信號線的控制信號，控制電機轉(zhuǎn)動，電機帶動一系列齒輪組，減速后傳動至輸出舵盤。舵機的輸出軸與位置反饋電位計相連，舵盤轉(zhuǎn)動的同時帶動位 置反饋電位計，電位計將輸出一個電壓信號到控制電路板進行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機轉(zhuǎn)動的方向和速度，從而達到目標(biāo)停止。

圖1.1-舵機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖1.2-舵機控制流程圖

舵機的種類

舵機又有哪些種類呢？舵機根據(jù)電子分類可以分為模擬舵機與數(shù)字舵機。模擬舵機通過簡單地發(fā)送開關(guān)脈沖來調(diào)節(jié)電機的速度，對小指令的反應(yīng)遲緩，馬達旋轉(zhuǎn)較慢快。數(shù)字舵機相對于傳統(tǒng)模擬舵機可以根據(jù)微處理器的程序運算而調(diào)整激勵馬達的動力，以適應(yīng)不同的功能要求，并優(yōu)化舵機的性能，能提供更高的精度以及更快的響應(yīng)和加速效果。根據(jù)信號類型可以分為PWM信號舵機、RS-485串口型舵機、TTL串口型舵機。主要有普通型、超小型，強力型和特殊用途型等幾種。

一、PWM信號舵機

相對于模擬通訊對噪聲的抵抗能力更強，從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM信號可以極大地延長通信距離。在接收端通過適當(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還原為模擬形式，實現(xiàn)了用數(shù)字方式來控制模擬信號，其高頻率、高效率、高可靠性的特點大大降低了成本和功耗。

二、RS-485 串口型舵機

采用平衡發(fā)送和差分接收，具有良好的抗干擾能力，信號能傳輸上千米。一條總線上允許掛載多個舵機，且總線上每個舵機都有一個唯一的 ID（0~250），控制器通過舵機 ID 對特定的舵機進行訪問，也可以通過廣播 ID（254）向總線上的全部舵機發(fā)送數(shù)據(jù)，另外可以使用超級ID（253）向總線上的舵機發(fā)送查詢命令，不同 ID 的舵機進行分時應(yīng)答。

三、TTL串口型舵機

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

四、CAN總線舵機

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

使用場景

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

舵面控制

在機器人中，舵機可以控制機器人的關(guān)節(jié)運動，使機器人能夠完成各種復(fù)雜的動作，如抓取、拍攝、移動等。