什么是舵機(jī)

　　舵機(jī)（英文叫Servo）：它由直流電機(jī)、減速齒輪組、傳感器和控制電路組成的一套自動控制系統(tǒng)。通過發(fā)送信號1扭矩能帶動多少公斤，指定輸出軸旋轉(zhuǎn)角度。舵機(jī)一般而言都有最大旋轉(zhuǎn)角度（比如180度。）與普通直流電機(jī)的區(qū)別主要在，直流電機(jī)是一圈圈轉(zhuǎn)動的，舵機(jī)只能在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動，不能一圈圈轉(zhuǎn)（數(shù)字舵機(jī)可以在舵機(jī)模式和電機(jī)模式中切換，沒有這個(gè)問題）。普通直流電機(jī)無法反饋轉(zhuǎn)動的角度信息，而舵機(jī)可以。用途也不同，普通直流電機(jī)一般是整圈轉(zhuǎn)動做動力用，舵機(jī)是控制某物體轉(zhuǎn)動一定角度用（比如機(jī)器人的關(guān)節(jié)）。

　　舵機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　舵機(jī)簡單的說就是集成了直流電機(jī)、電機(jī)控制器和減速器等，并封裝在一個(gè)便于安裝的外殼里的伺服單元。能夠利用簡單的輸入信號比較精確的轉(zhuǎn)動給定角度的電機(jī)系統(tǒng)。

　　舵機(jī)安裝了一個(gè)電位器（或其它角度傳感器）檢測輸出軸轉(zhuǎn)動角度，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)，英文Servo。

　　舵機(jī)的主體結(jié)構(gòu)如下圖所示，主要有幾個(gè)部分：外殼、減速齒輪組、電機(jī)、電位器、控制電路。簡單的工作原理是控制電路接收信號源的控制信號，并驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動；齒輪組將電機(jī)的速度成大倍數(shù)縮小，并將電機(jī)的輸出扭矩放大響應(yīng)倍數(shù)，然后輸出；電位器和齒輪組的末級一起轉(zhuǎn)動，測量舵機(jī)軸轉(zhuǎn)動角度；電路板檢測并根據(jù)電位器判斷舵機(jī)轉(zhuǎn)動角度，然后控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動到目標(biāo)角度或保持在目標(biāo)角度。

　　舵機(jī)的外殼一般是塑料的，特殊的舵機(jī)可能會有金屬鋁合金外殼。金屬外殼能夠提供更好的散熱，可以讓舵機(jī)內(nèi)的電機(jī)運(yùn)行在更高功率下，以提供更高的扭矩輸出。金屬外殼也可以提供更牢固的固定位置。

　　齒輪箱有塑料齒輪、混合齒輪、金屬齒輪的差別。塑料齒輪成本底，噪音小，但強(qiáng)度較低；金屬齒輪強(qiáng)度高，但成本高，在裝配精度一般的情況下會有很大的噪音。小扭矩舵機(jī)、微舵、扭矩大但功率密度小的舵機(jī)一般都用塑料齒輪，如Futaba 3003，輝盛的9g微舵。金屬齒輪一般用于功率密度較高的舵機(jī)上，比如輝盛的995舵機(jī)，在和3003一樣體積的情況下卻能提供13KG的扭矩。Hitec甚至用鈦合金作為齒輪材料，其高強(qiáng)度能保證3003大小的舵機(jī)能提供20幾公斤的扭矩。混合齒輪在金屬齒輪和塑料齒輪間做了折中，在電機(jī)輸出齒輪上扭矩一般不大，用塑料齒輪。

　　舵機(jī)的原理及控制

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　　模擬舵機(jī)及其控制原理

　　舵機(jī)是一個(gè)微型的伺服控制系統(tǒng)，具體的控制原理可以用下圖表示：

　　工作原理是控制電路接收信號源的控制脈沖，并驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動；齒輪組將電機(jī)的速度成大倍數(shù)縮小，并將電機(jī)的輸出扭矩放大響應(yīng)倍數(shù)，然后輸出；電位器和齒輪組的末級一起轉(zhuǎn)動，測量舵機(jī)軸轉(zhuǎn)動角度；電路板檢測并根據(jù)電位器判斷舵機(jī)轉(zhuǎn)動角度，然后控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動到目標(biāo)角度或保持在目標(biāo)角度。

　　模擬舵機(jī)需要一個(gè)外部控制器（遙控器的接收機(jī)）產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號來告訴舵機(jī)轉(zhuǎn)動角度，脈沖寬度是舵機(jī)控制器所需的編碼信息。舵機(jī)的控制脈沖周期20ms，脈寬從0.5ms-2.5ms，分別對應(yīng)-90度到+90度的位置。如下圖所示：

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　　數(shù)字舵機(jī)及其控制原理

　　數(shù)字舵機(jī)從根本上顛覆了舵機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。數(shù)字和模擬舵機(jī)相比在兩個(gè)方面有明顯的優(yōu)點(diǎn)。1、防抖。2、響應(yīng)速度快。

　　模擬舵機(jī)由于使用模擬器件搭建的控制電路，電路的反饋和位置伺服是基于電位器的比例調(diào)節(jié)方式。電位器由于線性度的影響，精度的影響，個(gè)體差異性的問題，會導(dǎo)致控制匹配不了比例電壓，比如我期望得到2.5V的電壓位置，但第一次得到的是2.3V，經(jīng)過1個(gè)調(diào)節(jié)周期后，電位器轉(zhuǎn)過的位置已經(jīng)是2.6V了，這樣控制電路就會給電機(jī)一個(gè)方向脈沖調(diào)節(jié)，電機(jī)往回轉(zhuǎn)，又轉(zhuǎn)過頭，然后有向前調(diào)節(jié)，以至于出現(xiàn)不停的震蕩，這就是我們所看到的抖舵現(xiàn)象。我們購買一批舵機(jī)會發(fā)現(xiàn)有的很好用，有的在空載的時(shí)候也會在抖動，有的是在加一定的負(fù)載后就開始抖動。

　　我們不用裝出機(jī)器人就可以預(yù)期一個(gè)事實(shí)，不停抖動的舵機(jī)裝出來的仿人機(jī)器人是不可能走的很好的，用不停抖動的舵機(jī)裝出來的機(jī)械臂是不可能寫字的。可惜的是，現(xiàn)在的數(shù)字舵機(jī)還是很貴的，更別提用伺服直流電機(jī)+伺服驅(qū)動器+運(yùn)動控制卡搭建的機(jī)器人系統(tǒng)了。

　　模擬舵機(jī)的調(diào)節(jié)周期是20ms（看看模塊卡的舵機(jī)程序），也就是它的反應(yīng)時(shí)間是20ms。根據(jù)舵機(jī)的不同，假設(shè)我們估計(jì)舵機(jī)的速度是0.2s/60°，那么20ms舵機(jī)最快的時(shí)候轉(zhuǎn)過0.6度才會進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就是關(guān)節(jié)在突然出現(xiàn)大負(fù)載的情況下，會被扭矩?cái)[動0.6度，然后才糾正回來，我們的直觀感覺就是這個(gè)舵機(jī)不“硬”我們掰動舵盤，可以掰動一個(gè)位置。

　　數(shù)字舵機(jī)可以以很高的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，這個(gè)周期和角度會變得非常小，并且有PID調(diào)節(jié)方式的存在，能夠在以很適當(dāng)?shù)腜ID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠讓舵機(jī)有很高的響應(yīng)速度，不會出現(xiàn)超調(diào)。

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　　總線伺服舵機(jī)

　　總線伺服舵機(jī)實(shí)際上可以理解為舵機(jī)的衍生品，數(shù)字舵機(jī)相比與模擬舵機(jī)而言是設(shè)計(jì)上的顛覆，而總線伺服單元對于舵機(jī)而言則是在功能和運(yùn)用上的顛覆。舵機(jī)實(shí)際上只能發(fā)揮出總線伺服舵機(jī)非常微小的部分。

　　那么什么是總線伺服舵機(jī)。我們先來看一下我們現(xiàn)在使用舵機(jī)和數(shù)字舵機(jī)時(shí)遇見的問題。

　　1、我們利用舵機(jī)（不論數(shù)字還是模擬）搭建一個(gè)仿人機(jī)器人，用了20個(gè)自由度，用了20個(gè)舵機(jī)。每根舵機(jī)都要接到控制卡上，有的線還需要延長，所有的線加起來有超過30根，像團(tuán)海草一樣把機(jī)器人整個(gè)身體纏了個(gè)遍，機(jī)器人在走動的時(shí)候突然發(fā)現(xiàn)舵機(jī)線被拉松了，機(jī)器人一個(gè)趔趄把脖子都摔斷了?？刂瓶ㄉ闲枰龀?0個(gè)PWM信號接口（我們一直在為這個(gè)技術(shù)問題發(fā)愁，現(xiàn)在或許好一點(diǎn)），那可是長長的一排插針啊。健忘的我還很容易忘記哪個(gè)插針對應(yīng)哪個(gè)舵機(jī)，好不容易接上后，一通電，機(jī)器人腿轉(zhuǎn)到背后去了，一排查發(fā)現(xiàn)腿關(guān)節(jié)接到肩關(guān)節(jié)了。當(dāng)我們需要給機(jī)器人加些傳感器時(shí)候，突然發(fā)現(xiàn)，IO口都被用掉了，定時(shí)器不夠用了，天啊，真是噩夢。

　　2、舵機(jī)的每一個(gè)舵機(jī)的參數(shù)不一定一樣，不時(shí)還會出現(xiàn)中位偏差比較大的，好不容易裝出機(jī)器人來后發(fā)現(xiàn)舵機(jī)的中位不一致，和理論計(jì)算得出來的機(jī)器人步態(tài)不相匹配。這回麻煩大了，需要對每一個(gè)舵機(jī)設(shè)置中位，在發(fā)送舵機(jī)控制信號的時(shí)候還需要對每一個(gè)舵機(jī)都單獨(dú)加入這個(gè)修正值，而不能統(tǒng)一調(diào)用某一個(gè)通用的PWM產(chǎn)生函數(shù)，天啊，一個(gè)步態(tài)就是20行代碼啊。當(dāng)然，程序員都是勤勞和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，并不覺得這是辛苦的事情。而有些人會買可以通過編程器調(diào)節(jié)和設(shè)置中位的舵機(jī)，當(dāng)然，可能會很貴。

　　3、機(jī)器人步態(tài)的編寫是件非常麻煩的事，我們在編寫步態(tài)的時(shí)候給舵機(jī)的初始值基本上都是有偏差的，比如我想肩關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)到180度位置，我給的是255的控制值，但由于舵機(jī)個(gè)體差異的問題，這個(gè)值已經(jīng)讓舵機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。過一會之后，我們發(fā)現(xiàn)機(jī)器人一只胳膊不能用了，可憐的機(jī)器人啊，還不知道到底發(fā)生了什么事。時(shí)候檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)器人肩關(guān)節(jié)堵轉(zhuǎn)時(shí)間過久，導(dǎo)致電機(jī)過熱，讓舵機(jī)外殼融化，然后導(dǎo)致減速齒輪箱錯(cuò)位，舵機(jī)就失效了，機(jī)器人的一只胳膊就殘廢了。

　　第一點(diǎn)的原因我們可以理解為，現(xiàn)在的舵機(jī)都是并聯(lián)控制的，線都是需要接到控制板上，我們可以幻想，如果舵機(jī)可以串聯(lián)就好了。腳腕關(guān)鍵的舵機(jī)串到膝關(guān)節(jié)，一直串到髖關(guān)節(jié)，最后一根線直接接到控制卡上，甚至可以把所有的舵機(jī)都串進(jìn)去。我們可以驚喜的發(fā)現(xiàn)，原來只需要999元就可以買到稱心如意的鑲鉆手表哦，不好意思，離題了，我們同樣可以驚喜的發(fā)現(xiàn)，只需要1根線，最多4根線就可以搞定20個(gè)舵機(jī)了，哎，世界真奇妙啊。

　　第二點(diǎn)的原因是舵機(jī)自己不能存儲中位修正值，修正值需要我們發(fā)控制脈沖的時(shí)候補(bǔ)進(jìn)去。我們可以想象，如果我告訴舵機(jī)：1扭矩能帶動多少公斤你好，放松，我要修正你的頭的位置，它有點(diǎn)歪了。然后舵機(jī)就放松下來，我們把它的頭擺正，然后告訴它：這是你頭部的正確方向，你以后需要以這位置為正前方，然后舵機(jī)就把這個(gè)位置記下來了，并且我告訴它轉(zhuǎn)60度它就以這為初始位置轉(zhuǎn)60多，不多不少。我是不是在YY1扭矩能帶動多少公斤？

　　第三點(diǎn)原因是機(jī)器人沒有神經(jīng)系統(tǒng)，根本不知道疼痛。如果我們能給控制卡提供每一個(gè)關(guān)節(jié)的力矩、電流、電壓、溫度、轉(zhuǎn)角，那么機(jī)器人缺胳膊少腿的問題都可以解決。呵呵，好像有點(diǎn)神奇了。

　　其實(shí)一點(diǎn)不神奇，因?yàn)樽詮目偩€伺服單元出現(xiàn)后，這些幻想都可以瞬間變成現(xiàn)實(shí)?？偩€伺服舵機(jī)簡單的說就是可以串聯(lián)，并且接受數(shù)據(jù)信號，能夠提供關(guān)節(jié)的力矩、電流、溫度、角度等信息，能準(zhǔn)確控制位置的運(yùn)動單元，外形可以和舵機(jī)一模一樣。我們用一個(gè)帶串口給總線發(fā)送一條指令：舵機(jī)1，轉(zhuǎn)20度；舵機(jī)2轉(zhuǎn)30度，舵機(jī)3休息……直到理論上最后一個(gè)舵機(jī)。然后所有的舵機(jī)就會執(zhí)行這條指令。

　　舵機(jī)的種類

　　舵機(jī)的形狀和大小多的讓人眼花繚亂，大致可以分為下面這幾種（如圖所示）:

　　最右邊的是常見的標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)，中間兩個(gè)小的是微型舵機(jī)，左邊魁梧的那個(gè)是大扭力舵機(jī)。圖上這幾種舵機(jī)都是三線控制。

　　制作機(jī)器人常用的舵機(jī)有下面幾種，而且每種的固定方式也不同，如果從一個(gè)型號換成一個(gè)型號，整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)都需要重新設(shè)計(jì)。

　　第一種是MG995，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，金屬齒輪，耐用度也不錯(cuò)。缺點(diǎn)是扭力比較小，所以負(fù)載不能太大，如果做雙足機(jī)器人之類的這款舵機(jī)不是很合適，因?yàn)橥炔渴芰μ?。做做普通的六足，或者機(jī)械手還是不錯(cuò)的。

　　第二種是SR 403，這款舵機(jī)是網(wǎng)友xqi2因MG995做雙足機(jī)器人抖動太厲害，摸索找到的，經(jīng)過測試。制作雙足機(jī)器人不錯(cuò)~~~至少不抖了。優(yōu)點(diǎn)是扭力大，全金屬齒輪，價(jià)格也還算便宜。缺點(diǎn)嘛。。。做工很山寨。。。其他缺點(diǎn)等待反饋。

　　第三種就是傳說中的數(shù)字舵機(jī)AX12+，這個(gè)是久經(jīng)考驗(yàn)的機(jī)器人專用舵機(jī)。除了價(jià)格高，使用RS485串口通信（控制板就得換數(shù)字舵機(jī)專用控制板），其他都是優(yōu)點(diǎn)。

　　下圖是一個(gè)普通模擬舵機(jī)的分解圖，其組成部分主要有齒輪組、電機(jī)、電位器、電機(jī)控制板、殼體這幾大部分。

　　電機(jī)控制板主要是用來驅(qū)動電機(jī)和接受電位器反饋回來的信息。電機(jī)嘛，動力的來源了，這個(gè)不用太多解釋。電位器這里的作用主要是通過其旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的電阻的變化，把信號發(fā)送回電機(jī)控制板，使其判斷輸出軸角度是否輸出正確。齒輪組的作用主要是力量的放大，使小功率電機(jī)產(chǎn)生大扭矩。

　　舵機(jī)底殼拆開后就可以看到，主要是電機(jī)與控制板

　　控制板拿起來后下方是與控制板連接的電位器

　　從頂部來看電機(jī)與電位器，與電機(jī)齒輪直接相連的為第一級放大齒輪。

　　經(jīng)過一級齒輪放大后，再經(jīng)過二、三、四級放大齒輪，最后再通過輸出軸輸出。

　　通過上面兩圖可以很清晰的看到，本舵機(jī)是4級齒輪放大機(jī)構(gòu)，就是通過這么一層層的把小的力量放大，使得這么一個(gè)小小的電機(jī)能有15KG的扭力。

　　看完了舵機(jī)的構(gòu)造后咱么對舵機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行詳解。

　　舵機(jī)的伺服系統(tǒng)由可變寬度的脈沖來進(jìn)行控制，控制線是用來傳送脈沖的。脈沖的參數(shù)有最小值，最大值，和頻率。一般而言，舵機(jī)的基準(zhǔn)信號都是周期為20ms，寬度為1.5ms。這個(gè)基準(zhǔn)信號定義的位置為中間位置。舵機(jī)有最大轉(zhuǎn)動角度，中間位置的定義就是從這個(gè)位置到最大角度與最小角度的量完全一樣。最重要的一點(diǎn)是，不同舵機(jī)的最大轉(zhuǎn)動角度可能不相同，但是其中間位置的脈沖寬度是一定的，那就是1.5ms。如下圖：

　　角度是由來自控制線的持續(xù)的脈沖所產(chǎn)生。這種控制方法叫做脈沖調(diào)制。脈沖的長短決定舵機(jī)轉(zhuǎn)動多大角度。例如：1.5毫秒脈沖會到轉(zhuǎn)動到中間位置（對于180°舵機(jī)來說，就是90°位置）。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令，讓舵機(jī)移動到某一位置，并讓他保持這個(gè)角度，這時(shí)外力的影響不會讓他角度產(chǎn)生變化，但是這個(gè)是由上限的，上限就是他的最大扭力。除非控制系統(tǒng)不停的發(fā)出脈沖穩(wěn)定舵機(jī)的角度，舵機(jī)的角度不會一直不變。

　　當(dāng)舵機(jī)接收到一個(gè)小于1.5ms的脈沖，輸出軸會以中間位置為標(biāo)準(zhǔn)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度。接收到的脈沖大于1.5ms情況相反。不同品牌，甚至同一品牌的不同舵機(jī)，都會有不同的最大值和最小值。一般而言，最小脈沖為1ms，最大脈沖為2ms。如下圖：

　　舵機(jī)控制板字面意思就是用于控制舵機(jī)的板子，就像驅(qū)動直流電機(jī)一樣，機(jī)器人使用的舵機(jī)也需要專門驅(qū)動，通過舵機(jī)的認(rèn)知篇我們了解到舵機(jī)的驅(qū)動方法是單片機(jī)輸出特定的PWM信號，舵機(jī)接收到信號后經(jīng)舵機(jī)內(nèi)部電路檢測對比然后驅(qū)動內(nèi)部的小型直流電機(jī)帶動減速齒輪組使舵機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動到特定角度位置。所以想控制舵機(jī)就需要學(xué)會單片機(jī)的程序開發(fā)，這對一般的機(jī)器人愛好者來說難度挺大，特別是沒有接觸單片機(jī)的。而做一個(gè)仿生機(jī)器人一般都需要幾個(gè)十幾個(gè)舵機(jī)，控制多個(gè)舵機(jī)的程序則更加復(fù)雜，這是大多數(shù)機(jī)器人愛好者在制作機(jī)器人的過程中都要遇到的一個(gè)大問題。為了使大多數(shù)不會編寫舵機(jī)控制程序的機(jī)器人愛好者能夠輕松的控制舵機(jī)，高手們就專門開發(fā)了用于多路舵機(jī)控制的硬件模塊供其他不會編寫程序的愛好者使用。

　　舵機(jī)控制板從硬件上來其實(shí)也就是一塊單片機(jī)開發(fā)板，一片單片機(jī)加上一些外圍電路，但由于開發(fā)者將多路舵機(jī)控制程序?qū)懭氲絾纹瑱C(jī)中，這個(gè)外表上看似普通的單片機(jī)開發(fā)板便有了不一樣的價(jià)值，這就是軟件開發(fā)的魅力所在。與許多技術(shù)一樣，舵機(jī)控制板起源于國外，國外比較流行的就是開源的（SSC-32）32路舵機(jī)控制板，原理就是使用單片機(jī)的硬件PWM接口通過4個(gè)74HC595擴(kuò)展成32路PWM輸出，實(shí)現(xiàn)32路舵機(jī)控制。另一種方法就是通過單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器設(shè)置生成PWM，這樣理論有多少I/O口就能產(chǎn)生多少路控制，但隨著路數(shù)的增加控制精度就會下降，當(dāng)然用高性能的單片機(jī)可以有效避免這個(gè)問題。

　　舵機(jī)控制板還有個(gè)方便之處在于有一套與之相對應(yīng)的PC調(diào)試軟件，面向用戶界面，使用戶能夠更直觀的操控舵機(jī)位移，而且還能把調(diào)整出來的動作保存下來，形成連貫的動作組，這樣便使得愛好者設(shè)計(jì)機(jī)器人步態(tài)的過程變得簡單化，讓愛好者更快的享受制作機(jī)器人的樂趣。

　　簡單來說，舵機(jī)控制板就是機(jī)器人的中樞神經(jīng)，負(fù)責(zé)動作協(xié)調(diào)，另外的機(jī)器人主控就是大腦，負(fù)責(zé)處理外界信息，統(tǒng)一指揮，機(jī)器人擴(kuò)展的傳感器就是感官系統(tǒng)，負(fù)責(zé)接收外界信息。

　?。ㄐ率直乜矗┖唵握f一下舵機(jī)控制板是什么：舵機(jī)控制板字面意思就是具有控制舵機(jī)能力的電路板，是一種寫好舵機(jī)驅(qū)動控制程序的單片機(jī)成品模塊，主要功能就是驅(qū)動多路舵機(jī)，然后內(nèi)部程序又寫好了與外部設(shè)備進(jìn)行通訊的串口協(xié)議，這樣外部設(shè)備就能發(fā)送特定的指令給舵機(jī)控制板，間接的控制多路舵機(jī)。舵機(jī)控制板就是這樣的功能，它只是機(jī)器人控制系統(tǒng)的一部分，把舵機(jī)驅(qū)動控制的程序分離出來單獨(dú)做成了一個(gè)軟硬件模塊，如果做過智能小車那就好理解了，舵機(jī)控制板在仿生機(jī)器人中的作用跟電機(jī)驅(qū)動模塊在智能小車?yán)锏淖饔檬且粯恿耍徊贿^前者看著要比后者高級些。脫機(jī)運(yùn)行：字面意思就是能脫離電腦運(yùn)行，有兩個(gè)方法，一個(gè)是按照仿生機(jī)器人的制作思路，在機(jī)器人主控的程序里寫入調(diào)試好的動作，主控檢測外界信息來觸發(fā)相應(yīng)的動作發(fā)送給舵機(jī)控制板，這樣就實(shí)現(xiàn)了脫機(jī)運(yùn)行；另外一種就是把調(diào)好的動作組存到舵機(jī)控制板上的存儲器中，然后還是用外部設(shè)備來發(fā)送單個(gè)動作組指令給舵機(jī)控制板，或者設(shè)置存儲的某個(gè)動作組在每次重新上電后運(yùn)行。這兩種方法區(qū)別就是后者省去了前者在主控程序里復(fù)制粘貼動作指令這個(gè)步驟。但實(shí)際上動作組存儲這個(gè)功能只是在機(jī)器人入門中有點(diǎn)作用，而且還是懶人專用，在后期的高階學(xué)習(xí)中，機(jī)器人主控需要不斷檢測各種傳感器數(shù)據(jù)，分析融合，實(shí)時(shí)生成動作發(fā)給舵機(jī)控制板來控制機(jī)器人姿態(tài)。舵機(jī)控制板上存儲的動作組只是事先預(yù)設(shè)的，在需要固定動作套路的場合是有用的，在無規(guī)律判斷場合就沒用了。

伺服電機(jī)、舵機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別

　　怎么去區(qū)分伺服電機(jī)、舵機(jī)、步進(jìn)電機(jī)呢？電機(jī)種類有很多種，不同的電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)各不相同，因此用途也不同。這里簡單的講下伺服電機(jī)、舵機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別，盡量的讓大家通熟易懂。

　　其實(shí)伺服電機(jī)是這么一種電機(jī)，它主要用于比較精準(zhǔn)的位置、速度或力矩輸出。準(zhǔn)確地說，伺服電機(jī)不是說一個(gè)電機(jī)，而是一個(gè)系統(tǒng)。所以僅僅一臺電機(jī)都不能算是伺服電機(jī)，因?yàn)樗麄儾⒉痪邆渌欧姍C(jī)的功能。伺服電機(jī)是一個(gè)電機(jī)系統(tǒng)，它包含電機(jī)、傳感器和控制器。直流無刷電機(jī)可以是伺服電機(jī)里面的一部分，交流電機(jī)也可以是，但他們并不是伺服電機(jī)。作為一個(gè)系統(tǒng)，它可以有減速齒輪，也可以沒有。

　　那么舵機(jī)是什么呢？舵機(jī)是個(gè)俗稱，是玩航模、船模的人起的。因?yàn)檫@種電機(jī)比較常用于舵面操縱。

　　舵機(jī)，其實(shí)就是個(gè)低端的伺服電機(jī)系統(tǒng)，它也是最常見的伺服電機(jī)系統(tǒng)，因此英文叫做Servo，就是Servomotor的簡稱。它將PWM信號與滑動變阻器的電壓相比對，通過硬件電路實(shí)現(xiàn)固定控制增益的位置控制。也就是說，它包含了電機(jī)、傳感器和控制器，是一個(gè)完整的伺服電機(jī)（系統(tǒng)）。價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)緊湊，但精度很低，位置鎮(zhèn)定能力較差，能夠滿足很多低端需求。

　　步進(jìn)電機(jī)英文是stepper/step/stepping motor。主要是依靠定子線圈序列通電，順次在不同的角度形成磁場，推拉定子旋轉(zhuǎn)。

　　步進(jìn)電機(jī)的好處是，你可以省掉用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)角的傳感器。因此在結(jié)構(gòu)上和價(jià)格上有一定的優(yōu)勢。而且它的位置和速度控制相對簡單。其缺點(diǎn)是，第一，與同等功率的電機(jī)相比載荷比較小，沒有角度傳感器的情況下不能輸出大力矩。第二，功耗相對較大，要么全開，要么全關(guān)。所以要么接近滿功耗，要么就不能出力。（具體原因和結(jié)構(gòu)可以查閱相關(guān)資料，網(wǎng)上到處都是，并不難以理解，我這里就不冗述了）

　　因此步進(jìn)電機(jī)一般只用于載荷較小而且十分確定、位置精度要求并不非常高，對體積敏感或在較低價(jià)格想要做到較高可靠性的場合。最常見的就是光驅(qū)、掃描儀、復(fù)印機(jī)等等。當(dāng)然，它和舵機(jī)一樣，也受到?jīng)]有能力自行搭建伺服電機(jī)系統(tǒng)的業(yè)余愛好者的喜愛，在一些業(yè)余項(xiàng)目上面用于替代完整的伺服電機(jī)系統(tǒng)。

　　那么舉個(gè)簡單的例子。掃描儀（包括現(xiàn)在商務(wù)打印機(jī)里面的掃描儀）經(jīng)常有一個(gè)動作，就是在真正掃描之前，掃描器要從滑軌一頭先快速運(yùn)動到另一頭。其實(shí)那是系統(tǒng)在找位置零點(diǎn)。那里面用的是一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，它驅(qū)動掃描器運(yùn)動。但是開始執(zhí)行掃描任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)并不知道那個(gè)掃描器的確切位置（因?yàn)闆]有位置傳感器），所以它只能先驅(qū)動掃描器向滑軌另一邊走。在滑軌的那個(gè)盡頭，有一個(gè)觸碰開關(guān)，一旦掃描器碰到它，就會產(chǎn)生電信號。這樣系統(tǒng)就知道掃描器走到了盡頭，這時(shí)候就確定了掃描器的位置，這樣就可以開始掃描了。這個(gè)步進(jìn)電機(jī)在執(zhí)行完任務(wù)后會關(guān)閉（因?yàn)楣牟坏停虼艘坏┯姓饎邮裁吹?，掃描器很容易移位。所以下一次步進(jìn)電機(jī)上電以后，要重新執(zhí)行一遍前面說的那個(gè)動作去確定掃描器的位置。

　　文章來源：機(jī)器人2025

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