舵機是什么？有哪些應用場景？

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動的方向和速度，從而達到目標停止。

圖1.1-舵機內部結構圖

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)送開關脈沖來調節(jié)電機的速度，對小指令的反應遲緩，馬達旋轉較慢快。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整激勵馬達的動力，以適應不同的功能要求，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，從模擬信號轉向PWM信號可以極大地延長通信距離。在接收端通過適當?shù)腞C或LC網(wǎng)絡可以濾除調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備內部的數(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，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節(jié)運動，使機器人能夠完成各種復雜的動作，如抓取、拍攝、移動等。