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舵机介绍

来源:爱够旅游网
3.3.2 舵机控制简介

SS-2的执行部件使用的是舵机。

舵机(图3.5)最早出现在航模运动中。由于舵机有很多优点:它的体积紧凑,便于安装;输出力矩大,稳定性好;控制简单,便于和数字系统接口;因此在各种机电产品中,特别是在机器人控制中应用也十分广泛。

图3.5 舵机

一般来讲,舵机主要由以下几个部分组成, 舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路板等(图3.6)。

图3.6 舵机的构成

舵机的工作原理如下:内部的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,会带动位置反馈电位计,电位计将输出一个电压信号到内部控制电路板,进行反馈,然后内部控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度,从而达到目标停止。

舵机的输入线共有三条,中间红色的是电源线,一边黑色的是地线,这两根线给舵机提供最基本的能源保证,主要是电机的转动消耗。电源有两种规格,一

是4.8V,一是6.0V,分别对应不同的转矩标准,即输出力矩不同,6.0V对应的要大一些,具体需要看应用条件;另外一根线是控制信号线。在SS-2中,我们使用的是6.0V的电源供电。

舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调制(PWM)信号,其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms,相对应舵盘的位置为0-180度,呈线性变化。也就是说,给它提供一定的脉宽,它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上,无论外界转矩怎样改变,直到给它提供一个不同宽度的脉冲信号,它才会改变输出角度到新的对应的位置上(图3.7,图3.8)。舵机内部有一个基准电路,产生周期20ms,宽度1.5ms的基准信号,有一个比较器,将外加信号与基准信号相比较,判断出方向和大小,从而产生电机的转动信号。舵机是一种位置伺服的驱动器,转动范围不能超过180度,因此适用于需要角度不断变化并可以保持的驱动中。例如机器人的关节、飞机的舵面等。

PWM波形信号 舵 机 输出轴的固定扭转角

图3.7 舵机输入输出

图3.8 舵机的控制信号与扭转角

舵机的性能和参数见附录A。

下面是SS-2选择的舵机Futaba S3003的相关参数。(以下数据摘自Futaba产品手册)

尺 寸(Dimensions): 40.4×19.8×36.0 mm 重 量(Weight): 37.2 g

工作速度(Operating speed):0.23 sec/60°(4.8V)

0.19 sec/60°(6.0V)

输出力矩(Output torque): 3.2 kg·cm (4.8V)

4.1 kg·cm (6.0V)

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