DIY - Robot 機器人 - 舵機（Servo）介紹 （二）

DIY - Robot 機器人 - 舵機（Servo）介紹 （二）： 

在製作機器人（Robot）中，要令到機器人可以走動和作出不同動作，便需要利用馬達帶動機械做出動作，而精密準確的動作是需要使用伺服馬達或步進馬達來驅動。舵機（Servo，RC Servo）便是一種伺服驅動器（Servo Motor Driver），舵機是由馬達（Motor）、齒輪（Drive Gears）、傳感器（Sensor / Potentiometer）和機電控制（Electromechanic Control Circuit）組成，利用電子系統控制馬達轉動，通過傳感器來監偵馬達轉動的角度位置，可以根據不同的需要而作出不同的角度變化。如果能掌握舵機的控制技術，便會做出不同的機器人動作。常見的舵機廠家有 Futaba、JR、Sanwa、Hitec、Parallax、TowerPro 等，國產的有 GWS，ESKY，BlueArraw，Batan，Domanrc 等等。

Tower Pro （輝盛）MG995 舵機

舵機（Servo）的構造主要是由外殼、電路板、無核心馬達、減速齒輪與位置檢測器所構成。其工作原理是電子控制系統發出訊號給舵機，經由電路板上的 IC 判斷轉動方向，再驅動馬達轉動，透過多組減速齒輪將動力傳至轉出軸，同時由位置檢測器（Position Sensor）返饋（Feedback）訊號，判斷是否已經到達指定位置。位置檢測器是可變電阻（Potentiometer），當舵機轉動時電阻值也會隨之改變，藉由檢測電阻值便可知轉動的角度。一般的伺服馬達是將細銅線纏繞在三極轉子上，當電流流經線圈時便會產生磁場，與轉子週邊的磁鐵產生排斥作用，進而產生轉動的作用力，依據物理學原理，物體的轉動慣量與質量成正比，因此要轉動質量愈大的物體，所需的作用力也愈大。舵機為求轉速快、耗電小，於是將細銅線纏繞成極薄的中空圓柱體，形成一個重量極輕的五極中空轉子，並將磁鐵置於圓柱體內，這就是無核心馬達。為了適合不同的工作環境，有防水及防塵設計的舵機；並且因應不同的負載需求，舵機的齒輪有塑膠及金屬之區分，金屬齒輪的舵機一般皆為大扭力及高速型，具有齒輪不會因負載過大而崩牙的優點，較高級的舵機會裝置滾珠軸承，使得轉動時能更輕快精準。

舵機（Servo）的構造

舵機的伺服系統由可變寬度（PWM）的脈衝來進行控制，舵機接收控制脈衝信號後，脈衝的參數有最小值，最大值，和頻率。一般情況，舵機的基準信號都是週期為 20ms，寬度為 1.5ms。這個基準信號定義的位置為中間位置。舵機有最大轉動角度，中間位置的定義就是從這個位置到最大角度與最小角度的量完全一樣。最重要的一點是，不同舵機的最大轉動角度可能不相同，但是其中間位置的脈衝寬度是一定的，那就是 1.5ms。最後，晶片的電壓與檢測器的電壓比較，獲得電壓差輸出，電壓差的正負輸出到電機驅動晶片決定電機的正反轉，驅動馬達轉動，直至電壓差為 0，馬達便停止轉動。

舵機（Servo）的工作原理

舵機（Servo）的控制訊號原理

舵機（Servo）的控制訊號

2016年 9月 3日 天氣報告

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