Arduino篇—舵机的控制

课程目标

• 舵机的组成与工作原理
• 舵机的控制方式与应用

相关知识

**舵机：**是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。

**舵机的结构组成：**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、控制电路等。

**舵机工作原理：**舵机安装了一个电位器（或其它角度传感器）检测输出轴转动角度，控制板根据电位器的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度。这样的直流电机控制方式叫闭环控制，所以舵机更准确的说是伺服马达。

舵机角度控制： 舵机转动的角度是通过调节PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比来实现的。标准的PWM信号的周期固定为20ms，理论上脉宽分布应该在1ms到2ms之间，实际上可由0.5ms到2.5ms之间，脉宽与转角0°—180°相对应。不同厂家不同型号的舵机也会有所差异。

电路搭建

所需材料：

ArduinoUNO * 1
SG90舵机 *1
杜邦线若干

电路连接：

舵机一般都外接三根线，分别用棕、红、橙三种颜色进行区分，由于品牌不同，颜色也会有所差异，棕色为接地线，红色为电源正极线，橙色为信号线。Arduino如果需要控制多个舵机，需要外接电源以及使用专用的舵机控制板。

程序编写

练习一：舵机往返运动

编写控制程序，实现舵机在0°和180°间不间断转动。

图形化方式：

代码方式：

/* 项目名称:舵机0~180°往返运动
 * 项目时间:2022.03.22
 * 项目作者:MRX
 */
#include < Servo.h >


Servo myservo;  // 定义Servo对象来控制
int pos = 0;    // 角度存储变量


void setup() {
  myservo.attach(6);  // 控制线连接数字6
}


void loop() {
  for (pos = 0; pos <= 180; pos ++) { // 0°到180°
    myservo.write(pos);              // 舵机角度写入
    delay(5);                       // 等待转动到指定角度
  }
  for (pos = 180; pos >= 0; pos --) { // 从180°到0°
    myservo.write(pos);              // 舵机角度写入
    delay(5);                       // 等待转动到指定角度
  }
}

练习二：可控的舵机

通过旋转电位器来控制舵机的转动角度。

电路连接：

舵机连接到UNO的6号脚，电位器连接UNO的A0。

图形化方式：

代码方式：

/* 项目名称:电位器控制舵机运动
 * 项目时间:2022.03.22
 * 项目作者:MRX
 */
#include < Servo.h >


Servo myservo;  // 定义Servo对象来控制
int pos = 0;
void setup() {
  myservo.attach(6);  // 控制线连接数字6
  pinMode(A0,INPUT);
}


void loop() {
  pos = map(analogRead(A0),0,1024,0,180);//将电位器读取的值映射为舵机选择角度
  myservo.write(pos);              // 舵机角度写入
  delay(5);                       // 等待转动到指定角度
}

程序分析：

用Arduino控制舵机一般有两种方法：

• 通过Arduino的普通数字引脚产生占空比不同的方波，模拟产生PWM信号进行舵机控制。
• 直接利用Arduino自带的Servo库进行控制。

Servo库常用函数：

• Attach(接口)—设定舵机接口。
• Write(角度)—用于设定舵机旋转的角度，可设定范围0°—180°。
• Read()—用于读取舵机角度的语句，可理解为读取最后一条write()命令中的值。