舵机详解
舵机的工作原理
舵机的工作原理舵机是一种常见的电机控制装置，广泛应用于机器人、无人机、模型飞机等领域。
它通过控制电机的转动来实现精确的角度调整，使得被控制的机械部件能够按照预定的角度运动。
本文将详细介绍舵机的工作原理及其组成部分。
一、舵机的组成部分舵机主要由电机、减速器、控制电路和反馈装置组成。
1. 电机：舵机通常采用直流电机作为驱动源。
电机的特点是转速高、转矩大，能够提供足够的动力来驱动被控制的机械部件。
2. 减速器：舵机中的减速器主要用于减小电机的转速，增加输出的扭矩。
减速器通常采用齿轮传动的方式，通过不同大小的齿轮组合来实现减速。
3. 控制电路：控制电路是舵机的核心部分，它接收来自外部的控制信号，并根据信号的大小和方向来控制电机的转动。
控制电路通常由芯片、电容、电阻等元件组成。
4. 反馈装置：舵机的反馈装置主要用于检测输出轴的实际位置，并将其反馈给控制电路。
常见的反馈装置有光电编码器、霍尔传感器等。
二、舵机的工作原理可以简单概括为：接收控制信号→控制电路处理信号→驱动电机转动→输出轴运动。
1. 接收控制信号：舵机通常通过三线接口与外部设备连接，其中一条线用于接收控制信号。
控制信号通常是一个脉冲宽度调制（PWM）信号，脉冲的高电平时间决定了舵机输出轴的位置。
2. 控制电路处理信号：控制电路接收到控制信号后，会根据信号的高电平时间来判断输出轴应该转动到哪个位置。
控制电路会将输入信号与反馈信号进行比较，通过调整电机的转速和方向来使输出轴移动到目标位置。
3. 驱动电机转动：控制电路根据控制信号的大小和方向来控制电机的转动。
电机通过减速器传递转动力矩到输出轴，从而使输出轴按照预定的角度运动。
4. 输出轴运动：输出轴的运动受到驱动电机的控制，它会根据控制信号的变化而改变位置。
输出轴的位置通过反馈装置检测，并实时反馈给控制电路，以便进行修正。
三、舵机的工作特点舵机具有以下几个工作特点：1. 精确控制：舵机能够实现精确的角度控制，通常可以达到0.1°的精度。
舵机结构原理(一)
舵机结构原理(一)舵机结构原理什么是舵机？先给大家解释一下，什么是舵机。
舵机是一种能够控制转角的电机。
和普通电机相比，它能够精准控制转动的角度。
因此，在机器人，航模，机械手臂等系统中广泛应用。
舵机的构成舵机由电机、电子控制电路、减速齿轮、伺服控制电路、反馈电路和输出轴等组成。
电机舵机采用的电机为直流无刷电机。
电子控制电路舵机的电子控制电路主要包括芯片、晶振、陶瓷电容、电阻等元件。
减速齿轮普通直流电机旋转速度快而力量小，而舵机需要得到较大的扭矩。
因此，舵机装有减速齿轮箱将电机的速度降低，提高舵机的扭矩。
反馈电路舵机的反馈电路通常由电位器和反馈电路板组成。
电位器可以精确测量输出轴的位置和角度。
伺服控制电路伺服控制电路是舵机最核心的部件，它控制电机的旋转方向和旋转速度。
伺服控制电路的中心是一个小电机，也被称为伺服马达，它通过机械方式与输出轴相连。
舵机的工作原理舵机的工作原理是将电信号转化为机械运动。
舵机的输出轴可以旋转到特定的角度，角度的范围通常在0~180度之间。
当接收到驱动舵机的信号时，电子电路首先控制伺服控制电路旋转到指定位置，然后通过反馈电路检测输出轴的实际位置，去调整伺服电机使其旋转到指定的角度。
结语以上就是舵机的结构原理和工作原理的介绍。
在我们的日常生活以及工业制造中，舵机都扮演着非常重要的角色，对于我们的生活和工作都有着深远的影响。
舵机的分类按照舵机控制方式的不同，常见的舵机可以分为模拟舵机和数字舵机两种。
模拟舵机模拟舵机是在控制信号的基础上，通过调节正负脉宽信号的宽度和相位来控制输出轴的旋转角度。
模拟舵机在控制信号变化范围内能够达到连续性和流畅性较好的效果。
但是，由于信号的受干扰和干扰信号的存在，模拟舵机易受到环境影响，稳定性较差。
数字舵机数字舵机是采用数字信号进行控制的，能够直接控制输出轴的转角。
由于数字信号的稳定性好，能够有效防止干扰以及干扰信号的干扰，因此数字舵机的稳定性和精度更高。
机器人舵机说明
机器人舵机说明一、舵机简介舵机，顾名思义，大海航行靠舵手，舵机早期是应用在航模中控制方向的，在航空模型中，飞行器的飞行姿态是通过调整发动机和各个控制多面来实现的，后来有人发现这种机器的体积小、重量轻、扭矩大、精度高，由于具备了这样的优点，很适合应用在机器人身上作为机器人的驱动。
二、舵机的分类按照舵机的转动角度分有180度舵机和360度舵机。
180度舵机只能在0度到180度之间运动，超过这个范围，舵机就会出现超量程的故障，轻则齿轮打坏，重则烧坏舵机电路或者舵机里面的电机。
360度舵机转动的方式和普通的电机类似，可以连续的转动，不过我们可以控制它转动的方向和速度。
按照舵机的信号处理分为模拟舵机和数字舵机，它们的区别在于，模拟舵机需要给它不停的发送PWM 信号，才能让它保持在规定的位置或者让它按照某个速度转动，数字舵机则只需要发送一次PWM 信号就能保持在规定的某个位置。
关于PWM 信号在3.4节将会介绍。
三、舵机的内部结构一般来说，我们用的舵机有以下几个部分组成：直流电动机、减速器（减速齿轮组）、位置反馈电位计、控制电路板（比较器）。
舵机的输入线共有三根，红色在中间，为电源正极线，黑色线是电源负极（地线）线，黄色或者白色线为信号线。
其中电源线为舵机提供6V 到7V 左右电压的电源。
图1 舵机的内部结构四、舵机的工作原理及控制方法4.1 舵机运动的对应关系在对机器人进行动作编程之前我们需要知道，机器人有许多个关节，每一个关节我们称为一个自由度。
一般的机体，都有十几个自由度，这样才能够保证动作的灵活性。
在机器人机体上，我们通常使用舵机作为每一个关节的连接部分。
它可以完成每个关节的定位和运动。
舵机的控制信号相对简单，控制精度高，反应速度快，而且比伺服电机省电。
这些优点是非常突出的。
在下面的论述中，会涉及到舵机相关的控制原理，读者应反复详细阅读。
舵机的外观入下图所示：图2 舵机外观这里可以看到，舵机体积十分小巧。
舵机原理与应用
1、概述2、舵机的组成3、舵机工作原理4、舵机选购5、舵机使用中应注意的事项6、辉盛S90舵机简介7、如何利用程序实现转向8、51单片机舵机测试程序1、概述舵机也叫伺服电机，最早用于船舶上实现其转向功能，由于可以通过程序连续控制其转角，因而被广泛应用智能小车以实现转向以及机器人各类关节运动中，如图1 、图2 所示。
图1 舵机用于机器人图2 舵机用于智能小车中舵机是小车转向的控制机构，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳图3 舵机外形图2、舵机的组成图4 舵机的组成示意图图5 舵机组成图6 舵机的输出线3、舵机工作原理控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。
舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。
其工作流程为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位计→控制电路板反馈。
流，才可发挥舵机应有的性能。
舵机的控制信号周期为20MS的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5-2.5MS,相对应的舵盘位置为0－180度，呈线性变化。
也就是说，给他提供一定的脉宽，它的输出轴就会保持一定对应角度上，无论外界转矩怎么改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应位置上如图7所求。
舵机内部有一个基准电路，产生周期为20MS，宽度1.5MS的基准信号，有一个比出较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而生产电机的转动信号。
由此可见，舵机是一种位置伺服驱动器，转动范围不能超过180度，适用于那些需要不断变化并可以保持的驱动器中，比如说机器人的关节、飞机的舵面等。
图7 舵机输出转角与输入脉冲的关系4、舵机选购市场上的舵机有塑料齿、金属齿、小尺寸、标准尺寸、大尺寸，另外还有薄的标准尺寸舵机，及低重心的型号。
舵机知识分享
舵机知识分享一，舵机的分类1，按照舵机的工作信号来分类：航模舵机有数码舵机Digital Servo，模拟舵机Analog Servo。
（1）数码舵机是数字传输(数字舵机Digital Servo)，灵活方便、可靠、兼容性好，抗干扰能力强，可方便实现双向通信，是必然的趋势；（2）模拟舵机是现有的PWM模拟传输（模拟舵机Analog Servo），即脉宽的变化直接代表控制矢量，容易受干扰；2，按照舵机的工作电压来分类：普通电压舵机（4.8-6V），高压舵机HV SERVO （6-7.4V）；高压舵机HV SERVO（9.4-12V）。
高压舵机是工作电压高在6-7.4V;9.4-12V（以后高压舵机的工作电压应该还会更高的），高压舵机的优点就是发热小，反应更灵敏，扭力更大。
3, 按照是否防水来分类：全防水舵机，普通舵机。
（全防水舵机的视频）4，机器人专用舵机与模型舵机的区别机器人用的大部分舵机和模型舵机都是一样的，只是航模用舵机限制转角，一般是90-270°，有些机器人舵机的工作角度到达360度，360度舵机一般都是用到机器人上的。
二，舵机的结构（舵机的结构视频）1，外壳：外壳材料有金属，塑料，半金属半塑料三种。
（全金属外壳舵机，半金属半塑料外壳舵机，塑料外壳舵机）2，马达: 无刷马达，空心杯马达，铁心马达。
（无刷马达舵机，空心杯马达舵机，铁芯马达舵机）3，齿轮套件：舵机的齿轮材料（Gear Material）有塑料和金属之区分，金1 / 2属齿轮的舵机一般皆为大扭力及高速型，具有齿轮不会因负载过大而崩牙的优点。
4，动力输出轴：（1），动力输出轴材料有塑料和金属之分，大扭力的一般都采用金属材料。
（2），标准舵机的输出轴的齿数有以下三种：25T（FUTABA品牌的舵机）,24T (HITEC品牌的舵机),23T (JR品牌的舵机)。
这个参数主要用来匹配舵臂的，因为常规舵臂的齿数也是：25T （FUTABA）,24T(HITEC),23T(JR)这三种，只有舵机轴的齿数和舵臂的齿数一样才能使用。
舵机的工作原理
舵机的工作原理舵机是一种常用的电机驱动装置，广泛应用于机器人、无人机、航模、机械臂等领域。
它的主要作用是控制机械装置的角度或位置，实现精确的运动控制。
在本文中，我们将详细介绍舵机的工作原理。
一、舵机的基本结构舵机主要由电机、减速机、控制电路和反馈装置组成。
1. 电机：舵机通常采用直流电机或无刷电机作为驱动源。
电机的转动产生动力，驱动舵机的输出轴运动。
2. 减速机：舵机的减速机主要由齿轮组成，通过减速比将电机的高速转动转换为输出轴的低速高扭矩转动。
3. 控制电路：舵机的控制电路是舵机的核心部分，它接收外部的控制信号，并根据信号的脉宽来控制舵机的角度或位置。
4. 反馈装置：舵机通常内置有位置反馈装置，如光电编码器或霍尔传感器，用于实时监测输出轴的位置，并将信息反馈给控制电路，以实现闭环控制。
二、舵机的工作原理舵机的工作原理可以简单概括为：接收控制信号→解码信号→驱动电机→输出轴运动→反馈装置监测位置→控制电路调整驱动信号。
1. 接收控制信号：舵机通过接收外部的控制信号来确定输出轴的位置。
控制信号通常采用脉冲宽度调制（PWM）信号，脉宽的变化对应着不同的角度或位置。
2. 解码信号：控制电路接收到控制信号后，会对信号进行解码，提取出脉宽信息。
3. 驱动电机：解码后的信号被送入舵机的驱动电路，驱动电路根据信号的脉宽信息来控制电机的转动。
通常情况下，舵机的驱动电路采用H桥电路来实现正反转和速度控制。
4. 输出轴运动：驱动电机的转动通过减速机传递给输出轴，使得输出轴按照设定的角度或位置运动。
5. 反馈装置监测位置：舵机内置的反馈装置会实时监测输出轴的位置，并将位置信息反馈给控制电路。
6. 控制电路调整驱动信号：控制电路根据反馈装置提供的位置信息，与输入信号进行比较，如果输出轴的位置与设定位置不一致，控制电路会调整驱动信号，使输出轴逐渐接近设定位置，实现闭环控制。
三、舵机的特点和应用舵机具有以下几个特点：1. 高精度：舵机能够实现较高的角度或位置控制精度，通常可以达到数度甚至更小的角度。
舵机
2020/4/25
主讲 赵伟
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在近代船舶上常装设侧推装置，以提高低速航行时的操
纵性能，侧推效果与航行速度有关。低速时，侧推效果 较好，可能产生的转船力矩MC=PT·L1在喷射水柱后侧产 生的低压区，效率损失不大。在高速时，侧推效果较差，
喷射水柱后侧产生的低压区将产生明显的效率损失。
当在船舶首尾装设侧推装置 时(分别称为首推器和尾推器)， 若两者向相反方向同时发出侧 推力，则可使船舶绕重心原地 转向。
可以有效地代替船舶舵 的功能，使船舶灵敏地 转向和倒航，具有良好 的操纵机动性能
目前已经被大量应用在 各种拖船，工程船舶和 各种特殊船舶上。
主讲 赵伟
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(二)对舵机的基本要求
1、满足船舶操纵性能要求
舵机应能保征足够大的转舵力矩，在任何航行条件 下，确保正常工作。在最大航速时，能够将舵转动 到最大舵角位置。
其它附件有舵角指示器，压力表，温度表等。
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主讲 赵伟
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(四)舵机的类型
按动力来源分，舵机有人力机械操纵舵机，手动液压舵机(动
力为人力，利用油液传递动力)、蒸汽舵机、电动舵机和电动液 压舵机(油泵机组将电动机电能转化为液压能，并依靠液压能进 行转舵，简称液压舵机)等五种。
曾在中，小型船舶上使用，转舵力矩一般不大于160kN·m。 中间采用蜗杆蜗轮减速传动机构。
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主讲 赵伟
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电动机械式舵机
用一个大齿圈代替扇形 齿弧，使舵能够左右转 动更大的角度，用于主 动舵。
舵柱可左右转动90(即 2X 90)。电动机通过齿 轮传动两对蜗杆蜗轮， 并由两个对称的小齿轮 同时将转舵力矩传递到 与舵柱直接连接的大齿 圈上。传递力矩的机件 受力小均衡。
舵机的工作原理
舵机的工作原理舵机是一种常见的控制装置，广泛应用于机器人、无人机、模型飞机等领域。
它能够根据输入的控制信号，精确地控制输出轴的位置或角度。
本文将详细介绍舵机的工作原理，包括舵机的构造、工作方式、控制原理以及常见的舵机类型。
一、舵机的构造舵机主要由电机、减速机构、位置反馈装置和控制电路组成。
1. 电机：舵机通常采用直流无刷电机（BLDC）或直流有刷电机（DC）作为驱动力源。
这些电机具有高转速、高扭矩和高效率的特点，能够提供足够的动力来驱动输出轴的运动。
2. 减速机构：舵机的输出轴通常需要具备较大的扭矩和较低的转速，因此减速机构被用来减小电机输出的转速，并增加输出轴的扭矩。
减速机构通常由齿轮、传动杆和轴承等构件组成。
3. 位置反馈装置：为了实现精确的位置控制，舵机通常配备了位置反馈装置。
位置反馈装置可以是光电编码器、霍尔传感器或磁编码器等，用于监测输出轴的位置并反馈给控制电路。
4. 控制电路：舵机的控制电路负责接收输入的控制信号，并根据信号的大小和方向来控制电机的转动。
控制电路通常由微控制器或专用的控制芯片组成，能够实现精确的位置控制和速度控制。
二、舵机的工作方式舵机的工作方式可以分为开环控制和闭环控制两种。
1. 开环控制：开环控制是指舵机根据输入的控制信号直接控制电机的转动。
在开环控制中，舵机不会对输出轴的位置进行反馈，因此无法实现精确的位置控制。
开环控制适用于一些简单的应用场景，如模型飞机的舵机控制。
2. 闭环控制：闭环控制是指舵机通过位置反馈装置对输出轴的位置进行监测，并根据反馈信号来调整电机的转动。
闭环控制能够实现精确的位置控制，适用于需要高精度控制的应用场景，如机器人的关节控制。
三、舵机的控制原理舵机的控制原理主要包括脉宽调制（PWM）信号和位置反馈控制。
1. 脉宽调制信号：舵机接收的控制信号通常是一种脉宽调制信号，即脉冲的宽度来表示控制信号的大小和方向。
通常情况下，舵机接收一个周期为20毫秒的脉冲信号，脉冲宽度的范围一般在1毫秒到2毫秒之间。
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舵机详解
舵机（英文叫Servo）：它由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成的一套自动控制系统。
通过发送信号，指定输出轴旋转角度。
舵机一般而言都有最大旋转角度（比如180度。
）与普通直流电机的区别主要在，直流电机是一圈圈转动的，舵机只能在一定角度内转动，不能一圈圈转（数字舵机可以在舵机模式和电机模式中切换，没有这个问题）。
普通直流电机无法反馈转动的角度信息，而舵机可以。
用途也不同，普通直流电机一般是整圈转动做动力用，舵机是控制某物体转动一定角度用（比如机器人的关节）。
舵机的形状和大小多的让人眼花缭乱，大致可以分为下面这几种（如图所示）
最右边的是常见的标准舵机，中间两个小的是微型舵机，左边魁梧的那个是大扭力舵机。
图上这几种舵机都是三线控制。
制作机器人常用的舵机有下面几种，而且每种的固定方式也不同，如果从一个型号换成一个型号，整个机械结构都需要重新设计。
第一种是MG995，优点是价格便宜，金属齿轮，耐用度也不错。
缺点是扭力比较小，所以负载不能太大，如果做双足机器人之类的这款舵机不是很合适，因为腿部受力太大。
做做普通的六足，或者机械手还是不错的。
第二种是SR 403，这款舵机是网友xqi2因MG995做双足机器人抖动太厉害，摸索找到的，经过测试。
制作双足机器人不错~~~至少不抖了。
优点是扭力大，全金属齿轮，价格也还算便宜。
缺点嘛。
做工很山寨。
其他缺点等待反馈
第三种就是传说中的数字舵机AX12+，这个是久经考验的机器人专用舵机。
除了价格高，使用RS485串口通信（控制板就得换数字舵机专用控制板），其他都是优点。
下图是一个普通模拟舵机的分解图，其组成部分主要有齿轮组、电机、电位器、电机控制板、壳体这几大部分。
电机控制板主要是用来驱动电机和接受电位器反馈回来的信息。
电机嘛，动力的来源了，这个不用太多解释。
电位器这里的作用主要是通过其旋转后产生的电阻的变化，把信号发送回电机控制板，使其判断输出轴角度是否输出正确。
齿轮组的作用主要是力量的放大，使小功率电机产生大扭矩。
舵机底壳拆开后就可以看到，主要是电机与控制板
控制板拿起来后下方是与控制板连接的电位器
从顶部来看电机与电位器，与电机齿轮直接相连的为第一级放大齿轮。
经过一级齿轮放大后，再经过二、三、四级放大齿轮，最后再通过输出轴输出。
通过上面两图可以很清晰的看到，本舵机是4级齿轮放大机构，就是通过这么一层层的把小的力量放大，使得这么一个小小的电机能有15KG的扭力。
看完了舵机的构造后咱么对舵机的控制系统进行详解。
舵机的伺服系统由可变宽度的脉冲来进行控制，控制线是用来传送脉冲的。
脉冲的参数有最小值，最大值，和频率。
一般而言，舵机的基准信号都是周期为20ms，宽度为1.5ms。
这个基准信号定义的位置为中间位置。
舵机有最大转动角度，中间位置的定义就是从这个位置到最大角度与最小角度的量完全一样。
最重要的一点是，不同舵机的最大转动角度可能不相同，但是其中间位置的脉冲宽度是一定的，那就是1.5ms。
如下图：
角度是由来自控制线的持续的脉冲所产生。
这种控制方法叫做脉冲调制。
脉冲的长短决定舵机转动多大角度。
例如：1.5毫秒脉冲会到转动到中间位置（对于180°舵机来说，就是90°位置）。
当控制系统发出指令，让舵机移动到某一位置，并让他保持这个角度，这时外力的影响不会让他角度产生变化，但是这个是由上限的，上限就是他的最大扭力。
除非控制系统不停的发出脉冲稳定舵机的角度，舵机的角度不会一直不变。
当舵机接收到一个小于1.5ms的脉冲，输出轴会以中间位置为标准，逆时针旋转一定角度。
接收到的脉冲大于1.5ms情况相反。
不同品牌，甚至同一品牌的不同舵机，都会有不同的最大值和最小值。
一般而言，最小脉冲为1ms，最大脉冲为2ms。
如下图：。