(伺服电机让你的机器人更有力量一.docVIP

伺服电机 让你的机器人更有力量(一) 发表日期:2010-11-01 16:50:52 来源:《无线电》杂志 作者:托德 库尔特 译/夏明新 【大 中 小】 浏览:12918次 评论:0条 ? ? ??? ??????? ? ??? 当你听见电机运动时的那种标志性的“吱、吱、吱”声时，是否会想起机器人或者玩具里的伺服电机？遥控伺服电机是为无线控制的车模、航模而设计的，已经成为制作自动控制系统、电影效果、木偶效果的一种常见材料。??? 伺服电机不像常见的电机那样转，而是根据收到的命令来旋转，或者停止在0°～180°角的某个角度。伺服电机是让一个东西动起来的最简单的方法之一，而且可以选的伺服电机种类也很多。??? 伺服电机还可以经过稍稍的改动就变成高质量的、数字控制的变速电机。这篇文章里我会解释如何使用伺服电机，也会讲解如何让伺服电机连续转动。 ? 理解伺服电机 ? ?? 无线伺服电机运用了多种技术，包括了直流电机、传动机构、传感器以及控制电路。这是一种伺服系统，利用了反馈控制环来调节系统功能。伺服系统典型的例子是温控加热系统，里面的温度传感器提供反馈，而加热元件提供输出，根据温度传感器得到的信息选择启动或关闭加热元件。对于无线伺服电机来说，传感器的输入是一个电位器，用于度量电机的旋转位置。控制电路读到电位器的阻值，然后根据目标位置调节电机的转向与转速。图A是一个标准的伺服电机的展开图以及闭环反馈控制环路。 ? 选择伺服电机 ??? 伺服电机的形状及大小各异（见图B），常见的是标准伺服电机（1）。最小的伺服电机是微电机（2，3），最大的是高扭矩的（4）。所有的这些伺服电机都有同样的三线控制，因此根据需要更换小型或大型的伺服电机还是很方便的。 ? ??? 除了大小和重量之外，伺服电机还有两项重要的指标——扭矩和转速，这些由伺服电机中的电机和传动机构来决定。扭矩就是伺服电机的力，标准的伺服电机工作在5V的时候扭矩为5.5kgf.cm。标准的速度是工作在5V的时候，需要0.2s/60。总体来说，大个的伺服电机速度比较慢，但是扭矩大。你在明确自己需要什么之后，就可以选择伺服电机的个头、等级了（标准型/微型/高扭矩型），然后在可选的里面挑个最便宜的。这些项目里我用的是微型的HexTronik HXT500伺服电机，扭矩为0.8 kgf.cm，转速为0.1s/60。 ? ?????????????????? ? 伺服电机的安装与连接 ??? 如果要想让伺服电机带着东西转动，你需要两样装备。一个是伺服电机座的安装架，另一个是连接到移动的部件旋转轴的连接装置。伺服电机本身座上自带安装孔，可以用螺丝连接。如果仅仅是用来做实验的话，用热熔胶或者双面胶固定伺服电机也没有问题。伺服电机上还有些被称为摆臂的装置来连接转动轴。这些摆臂能连到轴上，臂上还有安装孔，在安装孔上连接一个直杆或者连线，就能将伺服电机的旋转运动转化为直线运动了。不同的摆臂和安装孔导致的运动幅度也不一样。自己做摆臂很简单，你可以用矢量图软件做一个星星的形状，直径和安装孔的数目和电机驱动轴对应上就可以了。这个星形就是轴连接器，其他自定义的连接装置也能在轴附近加上去（见图C）。 ? ????????? ?? ? 伺服电机 让你的机器人更有力量(二) 发表日期:2010-11-01 16:50:52 来源:《无线电》杂志 作者:托德 库尔特 译/夏明新 【大 中 小】 浏览:12919次 评论:0条 ? 如何控制伺服电机 ???? 伺服电机是三线接口的，如图D所示。黑线（或者是棕线）连接“地”，红线连接+5V，黄线（或者是白线或桔黄线）连接到控制信号。控制信号（如图E所示）是一种脉宽调制（PWM）信号，任何微控制器都能产生。本文中我用的是Arduino微控制器。 ? ??? 脉冲的高电平部分持续时间在1～2ms，也就是1000～2000μs。1000μs的时候，伺服电机会逆时针转到底，2000μs的时候会顺时针转到底。还有一些伺服电机能接受的脉冲宽度更短或更长，因此能转动更大的范围。 ? ??? 控制脉冲的低电平持续时间为20ms。伺服电机每20ms（每秒50次）必须接收到高电平信号，否则电机将断电，并且不能维持原来的位置。这个功能在你的项目做休眠功能的时候很有用。我们将电机的红线和黑线连到Arduino的+5V电源和接地的引脚上。控制信号线连到数字输入输出脚第9号引脚。这个Arduino程序的主要问题是大部分的时间都在延迟命令上。幸运的是Arduino自带的伺服电机库中，可以用自带的定时器控制两个伺服电机（9号引脚和10号引脚）。 ? ?? ? ???? ? ? 使用伺服电机，摄像头的全景控制 ??? ??? 这里有一个小项目，里面用两个伺服电机和一块Arduino控