Arduino篇—舵機(jī)的控制

課程目標(biāo)

• 舵機(jī)的組成與工作原理
• 舵機(jī)的控制方式與應(yīng)用

相關(guān)知識(shí)

**舵機(jī)：**是一種位置（角度）伺服的驅(qū)動(dòng)器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)。

**舵機(jī)的結(jié)構(gòu)組成：**一般來講舵機(jī)主要由以下幾個(gè)部分組成，舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計(jì)、直流電機(jī)、控制電路等。

**舵機(jī)工作原理：**舵機(jī)安裝了一個(gè)電位器（或其它角度傳感器）檢測(cè)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度，控制板根據(jù)電位器的信息能比較精確的控制和保持輸出軸的角度。這樣的直流電機(jī)控制方式叫閉環(huán)控制，所以舵機(jī)更準(zhǔn)確的說是伺服馬達(dá)。

舵機(jī)角度控制： 舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是通過調(diào)節(jié)PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)的占空比來實(shí)現(xiàn)的。標(biāo)準(zhǔn)的PWM信號(hào)的周期固定為20ms，理論上脈寬分布應(yīng)該在1ms到2ms之間，實(shí)際上可由0.5ms到2.5ms之間，脈寬與轉(zhuǎn)角0°—180°相對(duì)應(yīng)。不同廠家不同型號(hào)的舵機(jī)也會(huì)有所差異。

電路搭建

所需材料：

ArduinoUNO * 1
SG90舵機(jī) *1
杜邦線若干

電路連接：

舵機(jī)一般都外接三根線，分別用棕、紅、橙三種顏色進(jìn)行區(qū)分，由于品牌不同，顏色也會(huì)有所差異，棕色為接地線，紅色為電源正極線，橙色為信號(hào)線。Arduino如果需要控制多個(gè)舵機(jī)，需要外接電源以及使用專用的舵機(jī)控制板。

程序編寫

練習(xí)一：舵機(jī)往返運(yùn)動(dòng)

編寫控制程序，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)在0°和180°間不間斷轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖形化方式：

代碼方式：

/* 項(xiàng)目名稱:舵機(jī)0~180°往返運(yùn)動(dòng)
 * 項(xiàng)目時(shí)間:2022.03.22
 * 項(xiàng)目作者:MRX
 */
#include < Servo.h >


Servo myservo;  // 定義Servo對(duì)象來控制
int pos = 0;    // 角度存儲(chǔ)變量


void setup() {
  myservo.attach(6);  // 控制線連接數(shù)字6
}


void loop() {
  for (pos = 0; pos <= 180; pos ++) { // 0°到180°
    myservo.write(pos);              // 舵機(jī)角度寫入
    delay(5);                       // 等待轉(zhuǎn)動(dòng)到指定角度
  }
  for (pos = 180; pos >= 0; pos --) { // 從180°到0°
    myservo.write(pos);              // 舵機(jī)角度寫入
    delay(5);                       // 等待轉(zhuǎn)動(dòng)到指定角度
  }
}

練習(xí)二：可控的舵機(jī)

通過旋轉(zhuǎn)電位器來控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

電路連接：

舵機(jī)連接到UNO的6號(hào)腳，電位器連接UNO的A0。

圖形化方式：

代碼方式：

/* 項(xiàng)目名稱:電位器控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)
 * 項(xiàng)目時(shí)間:2022.03.22
 * 項(xiàng)目作者:MRX
 */
#include < Servo.h >


Servo myservo;  // 定義Servo對(duì)象來控制
int pos = 0;
void setup() {
  myservo.attach(6);  // 控制線連接數(shù)字6
  pinMode(A0,INPUT);
}


void loop() {
  pos = map(analogRead(A0),0,1024,0,180);//將電位器讀取的值映射為舵機(jī)選擇角度
  myservo.write(pos);              // 舵機(jī)角度寫入
  delay(5);                       // 等待轉(zhuǎn)動(dòng)到指定角度
}

程序分析：

用Arduino控制舵機(jī)一般有兩種方法：

• 通過Arduino的普通數(shù)字引腳產(chǎn)生占空比不同的方波，模擬產(chǎn)生PWM信號(hào)進(jìn)行舵機(jī)控制。
• 直接利用Arduino自帶的Servo庫進(jìn)行控制。

Servo庫常用函數(shù)：

• Attach(接口)—設(shè)定舵機(jī)接口。
• Write(角度)—用于設(shè)定舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度，可設(shè)定范圍0°—180°。
• Read()—用于讀取舵機(jī)角度的語句，可理解為讀取最后一條write()命令中的值。