舵机原理简述!

舵机原理简述

舵机是一种高精度的位置伺服执行机构，广泛应用于机器人关节、无人机舵面控制、航模操控等场景，其核心功能是通过接收控制信号，精确驱动输出轴旋转到指定角度并保持稳定。以下从结构组成、控制原理、工作流程三方面简述其原理：

一、结构组成

舵机的基本结构由驱动单元、传动单元、反馈单元和控制电路四部分组成：

驱动单元：通常为直流减速电机，提供基础动力输出。

传动单元：由齿轮组构成，用于减速增扭，将电机的高速低扭矩转动转化为输出轴的低速高扭矩转动，同时提升控制精度。

反馈单元：核心是电位器（或编码器），与输出轴机械连接，能实时将输出轴的旋转角度转化为电压信号，反馈给控制电路。

控制电路：包含信号接收、比较放大和电机驱动模块，负责处理输入信号、对比反馈信号，并驱动电机调整角度。

二、控制信号特点

舵机的控制信号为周期性脉冲信号，具体参数如下：

脉冲周期固定为20ms（即频率 50Hz）。

脉冲宽度决定输出角度：标准舵机中，脉冲宽度在0.5ms - 2.5ms范围内对应输出轴0° - 180°旋转（不同型号可能有差异，如部分舵机支持 360° 连续旋转，但原理类似）。

例如：1.5ms 脉冲对应 90°（中间位置），0.5ms 对应 0°，2.5ms 对应 180°。

三、工作流程

信号输入：控制电路接收外部发来的周期性脉冲信号，解析出目标角度对应的脉冲宽度。

反馈检测：电位器实时检测输出轴当前角度，转化为对应的电压信号（与当前角度成正比），反馈给控制电路。

误差比较：控制电路将目标角度信号与当前反馈信号进行对比，计算出角度误差。

驱动调整：若存在误差，控制电路输出驱动信号，控制电机正转或反转（根据误差方向），通过齿轮组带动输出轴转动，同时电位器随输出轴同步转动，更新反馈信号。

稳定保持：当输出轴旋转到目标角度时，反馈信号与目标信号一致，误差为零，电机停止转动，输出轴保持在目标角度。

四、核心原理总结

舵机通过闭环反馈控制实现精确角度控制：以脉冲信号设定目标角度，利用电位器实时监测当前角度，通过电路对比并驱动电机消除角度误差，最终使输出轴稳定在目标位置。这种 “设定 - 检测 - 调整 - 稳定” 的闭环机制，是舵机高精度、高稳定性的关键。

审核编辑 黄宇