机器人实验2舵机及其调试系统

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机器人实验实验报告

机器人实验实验报告

成绩

中国农业大学

课程论文

(2013-2014学年秋季学期)

论文题目:机器人创新实验(1)实验报告课程名称:机器人创新实验(1)

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机器人创新实验(1)实验报告

关键字:ARM TKStudio集成化编程 C语言传感器舵机控制

摘要:机器人创新实验课引导我们综合利用机械扩展、电子扩展、软件扩展及传感器扩展能力,以创新为主题,自主完成从机器人的机构组装到编程控制。通过这门课程,我初步掌握了有关机器人技术的基本知识和机器人学所涉及的技术的基本原理和方法,加深了对理论知识的理解和掌握。

一、认知实验:了解探索者

机器人实验一这门课用到的教学材料是探索者教学机器人创新套件。通过这个实验平台,我们可以完成机器人的创新设计、组装以及编程控制。在前期的认知实验中,我们搭建了一个二轮驱动的自动避障小车,并且实现了对它的控制,从而对探索者有了很好的了解。

(一)机械部分

探索者的机械零件包括金属件、塑胶件、舵机、零配件四部分。其中金属件共有29种,具有相同的壁厚和丰富的扩展孔。舵机分为圆周舵机和标准舵机两种。同学们在创新设计的过程中可以根据零件的特点,灵活运用,合理搭配,从而实现自己所设计的机械结构以及运动方式。

(二)控制部分

我们使用的Robotway ARM7 LPC2138 主控板采用32位高性能实时嵌入式芯片,支持用户自定义开发,开放电路图、源代码、库函数。

探索者套件中包含了触碰传感器、触须传感器、近红外传感器、声控传感器等八种传感器,可以实现寻线、避障、声光等多种控制。

(三)编写和烧录程序

模拟舵机控制

模拟舵机控制

模拟舵机控制

第一章:引言

在现代机器控制系统中,舵机是一种常用的装置,被广泛应用于机器人、模型飞机等领域。它可以通过精确的位置控制来实现对机械结构的运动控制。本论文旨在通过模拟舵机控制,探索舵机在机器人运动中的应用。首先,对舵机的原理进行介绍,并详细讨论舵机控制系统的基本要素和关键技术。其次,通过实验模拟,验证舵机控制系统的可行性和稳定性。最后,分析实验结果,总结模拟舵机控制的优缺点,并展望未来的发展方向。

第二章:舵机原理与控制系统

2.1 舵机的基本原理

舵机是一种控制器件,通过一个电动机和一个反馈装置来实现精确的位置控制。电动机驱动输出轴的旋转,而反馈装置会实时测量输出轴的位置,并将其反馈给控制系统。根据反馈信号,控制系统调整电动机的转速和方向,使输出轴的位置达到预定值。

2.2 舵机控制系统的基本要素

舵机控制系统由多个组成要素构成,包括电源、控制器、电动机和反馈装置。电源为舵机提供所需的电能,控制器接收用户的输入信号,并将其转换为电动机控制信号,以实现位置控制。电动机驱动输出轴的旋转,而反馈装置测量输出轴的位置,并将其反馈给控制器进行调整。

2.3 舵机控制系统的关键技术

舵机控制系统的关键技术主要包括位置传感器的选择与校准、控制算法的设计与优化以及电机驱动电路的设计与控制。首先,合适的位置传感器能够提供准确的位置反馈信号,从而实现精确的位置控制。其次,控制算法的设计与优化直接影响舵机的控制精度和响应速度。最后,电机驱动电路的设计与控制则保证电动机提供稳定的功率输出,以满足舵机的工作需求。

舵机原理与控制

舵机原理与控制
舵机的相关原理与控制原理 什么是舵机:
在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。 舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输 出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。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。目前在高档遥控玩具,如航模,包括飞机模型,潜艇模型;遥控机器人 中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称,其实是一种伺服马达。
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舵机的工作原理以及控制

舵机的工作原理以及控制

在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

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。目前在高档遥控玩具,如航模,包括飞机模型,潜艇模型;遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称,其实是一种伺服马达。

其工作原理是:

控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路,产生周期为20m s,宽度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理,知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样,知道可以拿它来做开关管或放大管就行了,至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。

舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲,该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例,那么对应的控制关系是这样的:

0.5ms--------------0度;

1.0ms------------45度;

1.5ms------------90度;

2.0ms-----------135度;

2.5ms-----------180度;

请看下形象描述吧:

这只是一种参考数值,具体的参数,请参见舵机的技术参数。

(完整word版)机器人实验报告

(完整word版)机器人实验报告

机器人实验报告

机器人实验报告

1. 首先观察机器人行走的每一个动作,并记录动作是怎么样执行的,并且记录舵机的位置。

打开robot软件接入机器人,进行对人形机器人调节每一个动作,达到行走的目的。

【实验器材】

电脑、人形机器人、下载线、电源。

【实验步骤】

一.检测仿生机器人设备能不能正常运行。

二.启动仿生机器人控制软件,并且连接机器人。

三.编辑人形机器人的动作。

1. 添加人形机器人的初始位置。

添加人形机器人的动作。

3. 添加人形机器人的循环动作。

4. 设置人形机器人的结束动作。

5. 保存和尚在编辑完的动作。

6. 演示人形机器人所编辑的动作。

7. 对不符合的动作进行修正。

【注意事项】

1. 在用人形机器人时,首先要充满电。

在下载程序时不要动机器人。

3. 在编辑时两个动作不能跨度过大。

4. 在演示时以防机器人摔倒。

【实验结论】

用控制软件的编程可以使机器人达到行走的目的。

【实验体会和心得】

通过本实验加深我们对机器人的了解,更进一步的掌握了各部件之间的功能特性。让我们在以后更多的实验中能灵活应用探究方法和操作能力。除此,我们在机器人教学中培养了我们的兴趣,创新能力,分析能力和动手操作能力,激发了我们学习、探索、掌握和运用智能机器人技术的兴趣,提高我们爱科学、学科学、用科学的积极性,丰富我们的课余文化生活,增强我们的探究意识、进取意识、团队意识和竞争意识。特别是在机器人的编程和调试方面,我们通过亲手装配、实验、编程和实施机器人项目、直至达到我们所需要的结果。这过程使们们获得发自内心的快乐,同时也培养了我们的动手实践能力、创新思维能力、综合应用能力和团结协作能力。通过机器人实验我们觉得自己变得更从容、更

舵机控制系统图

舵机控制系统图

舵机控制系统图

舵机控制系统图

第一章:引言

1.1 研究背景和意义

舵机是一种常见的控制装置,广泛用于机械系统中的位置控制。舵机控制系统图是用于描述舵机与其他设备之间连接关系的图形表示方法。它可以帮助工程师更好地了解系统的工作原理,优化系统的控制方案,提高系统的性能。

1.2 研究目的和内容

本论文旨在研究舵机控制系统图的基本概念和应用方法,并通过实例分析验证其实用性。具体内容包括舵机控制系统图的组成要素、绘制方法、示例分析等。

第二章:舵机控制系统图的组成要素

2.1 舵机

舵机是舵机控制系统图中的核心组成要素,它负责将输入信号转换为相应的机械运动。舵机通常由电机、减速器和位置反馈传感器等部件组成。

2.2 控制器

控制器负责根据输入信号生成适当的控制信号,控制舵机的运动和位置。控制器可以是硬件控制器,如单片机或PLC,也

可以是软件控制器,如上位机或嵌入式系统。

2.3 传感器

传感器用于检测舵机的位置和运动状态,将其转换为电信号并传递给控制器。常用的传感器有位置传感器、速度传感器和力传感器等。

2.4 电源

电源为舵机系统提供能量,使舵机能够正常工作。电源可以是直流电源或交流电源,具体选择与舵机的工作电压需求相关。

第三章:舵机控制系统图的绘制方法

3.1 符号表示法

舵机控制系统图使用统一的符号表示法,以便工程师能够快速识别和理解图中的各个元素。常见的符号有方框表示控制器,箭头表示信号的流向,圆圈表示传感器等。

3.2 连接线的表示方法

连接线用于表示各个组成要素之间的连接关系。连接线有不同的表示方法,如直线连接和带箭头连接等,用于表达不同的信号流向和控制关系。

零零狗机器人舵机控制板与舵机控制软件使用教程_调试环境建立

零零狗机器人舵机控制板与舵机控制软件使用教程_调试环境建立

编者寄语:

参考本教程进行操作前,请认真研读本注意事项,否则由于错误操作导致的任何问题,包含机器人硬件损坏、电脑硬件损坏、人员伤亡(我们不排除由于某个芯片烧毁导致某些人心脏病复发这类蝴蝶效应的发生)等,与本人以及相关硬件与软件无关,损失自负。总之,我写这份教程的最终目的是为了让大家更好的上手机器人调试,为大家解决问题。希望大家本着负责任的态度学习此教程,预祝大家都可以在比赛中获得更好的成绩!

注意事项:

1.连接舵机与舵控板前,请关闭机器人电源并断开机器人与电脑的USB连接。

2.使用电脑调试机器人时,当打开串口后,请勿在关闭串口前断开机器人与电脑之间的

USB连接,否则会导致软件崩溃。

3.舵机控制线不要反接,调试过程中不要让舵机卡死,否则很容易烧毁舵机(随便说一下,

所谓的调试经验:耐心、细心、仔细、一定的专业知识,长时间的调试的经验积累,通过视频或者现场向高手学习,调试过程中烧毁一些硬件设备,我们已经习以为常了,即使是高手也会出现错误,我们要避免低级错误,但是我们也不能停下创新的脚步)4.不要在上电的情况下用手触碰舵机控制板,最好对舵机控制板进行一些绝缘处理(热熔

胶和绝缘漆是不错的选择,当然也要注意散热问题),机器人上有很多金属件,很容易在运动过程中造成短路。

5.控制器硬件以及软件将不断更新,修复其中的BUG,也感谢大家将调试中出现的问题反

馈给我。(本人邮箱:745312673@)

6.有很多使用者向我反馈,电脑的硬件驱动不能识别(之前我们以对XP的32位系统,XP

英文版64位系统(国内未发行),win7的32位系统与64位系统,win8的32位系统与64位系统进行过完整的测试,不存在软件兼容问题),可能是控制板硬件的固件没有升级,如果不是上述原因的话,我只能建议你重装系统了,我自己也重装过,win7 64位sp1补丁旗舰版。重装系统是最快最有效的解决方法!我也正在尝试找到其中的原因,希望大家谅解。

Yanshee课程2—舵机的回读与连续动作执行

Yanshee课程2—舵机的回读与连续动作执行

Yanshee课程2—舵机回读与连续动作执行

课程目标:

从向前走路到跟着音乐跳舞,Yanshee机器人可以做出各种各样的动作。机器人是怎样做出这些动作的呢?本节课将从机器人运动的基本元件:舵机的工作原理讲起,向你介绍机器人是如何做出动作的。你将亲手操作Yanshee机器人,录制和编辑一组动作,在机器人上执行。并完成机器人各种动作编排的练习。最后你可以学会如何通过python来调用动作文件完成更加强大的机器人动作编程实践。

课程引入原因:

在前一节课我们学习了机器人的舵机是如何动起来的。对于机器人来说,舵机相当于它的“关节”。仅仅能够转动关节,还不能随心所欲的运动。一个复杂一点的动作,需要多个关节相互协调,共同完成。

人类完成这一切,依靠的是中枢的脑和遍布全身的神经。机器人也有类似的“神经系统”。对于Yanshee来说,它的“神经系统”是单片机、串行总线和数字舵机的处理器。这些系统共同作用,才能让Yanshee作出各种动作。这节课我们将陆续介绍这些重要的概念。

基础概念和术语介绍:

单片机:单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在的300M的高速单片机。

PWM信号:PWM是脉冲宽度调制的缩写,指的是一种宽度可变的脉冲波形。通过调整占空比(脉冲宽度占整个周期的比)实现对设备的控制。

舵机的工作原理以及控制

舵机的工作原理以及控制

在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

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。目前在高档遥控玩具,如航模,包括飞机模型,潜艇模型;遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称,其实是一种伺服马达。

其工作原理是:

控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路,产生周期为20m s,宽度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理,知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样,知道可以拿它来做开关管或放大管就行了,至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。

舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲,该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例,那么对应的控制关系是这样的:

0.5ms--------------0度;

1.0ms------------45度;

1.5ms------------90度;

2.0ms-----------135度;

2.5ms-----------180度;

请看下形象描述吧:

这只是一种参考数值,具体的参数,请参见舵机的技术参数。

舵机控制程序

舵机控制程序

在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素;舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口;

舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统;其工作原理是:控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压;它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出;最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转;当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动;舵机的控制信号是PWM信号,利用占空比的变化改变舵机的位置;一般舵机的控制要求如图1所示;

图1 舵机的控制要求

单片机实现舵机转角控制

可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号,但FPGA成本高且电路复杂;对于脉宽调制信号的脉宽变换,常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压,但是需要50Hz周期是20ms的信号,这对运放器件的选择有较高要求,从电路体积和功耗考虑也不易采用;5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动,对于机载的测控系统而言,电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV,所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度

要求;

也可以用单片机作为舵机的控制单元,使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化,从而提

高舵机的转角精度;单片机完成控制算法,再将计算结果转化为 PWM信号输出到舵机,由于

单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数,所以受外界干扰较小,

(完整word版)机器人实验报告

(完整word版)机器人实验报告

机器人实验报告

机器人实验报告

1. 首先观察机器人行走的每一个动作,并记录动作是怎么样执行的,并且记录舵机的位置。

打开robot软件接入机器人,进行对人形机器人调节每一个动作,达到行走的目的。

【实验器材】

电脑、人形机器人、下载线、电源。

【实验步骤】

一.检测仿生机器人设备能不能正常运行。

二.启动仿生机器人控制软件,并且连接机器人。

三.编辑人形机器人的动作。

1. 添加人形机器人的初始位置。

添加人形机器人的动作。

3. 添加人形机器人的循环动作。

4. 设置人形机器人的结束动作。

5. 保存和尚在编辑完的动作。

6. 演示人形机器人所编辑的动作。

7. 对不符合的动作进行修正。

【注意事项】

1. 在用人形机器人时,首先要充满电。

在下载程序时不要动机器人。

3. 在编辑时两个动作不能跨度过大。

4. 在演示时以防机器人摔倒。

【实验结论】

用控制软件的编程可以使机器人达到行走的目的。

【实验体会和心得】

通过本实验加深我们对机器人的了解,更进一步的掌握了各部件之间的功能特性。让我们在以后更多的实验中能灵活应用探究方法和操作能力。除此,我们在机器人教学中培养了我们的兴趣,创新能力,分析能力和动手操作能力,激发了我们学习、探索、掌握和运用智能机器人技术的兴趣,提高我们爱科学、学科学、用科学的积极性,丰富我们的课余文化生活,增强我们的探究意识、进取意识、团队意识和竞争意识。特别是在机器人的编程和调试方面,我们通过亲手装配、实验、编程和实施机器人项目、直至达到我们所需要的结果。这过程使们们获得发自内心的快乐,同时也培养了我们的动手实践能力、创新思维能力、综合应用能力和团结协作能力。通过机器人实验我们觉得自己变得更从容、更

arduino舵机控制程序

arduino舵机控制程序

arduino舵机控制程序

第一章:导论(约200字)

引言:控制舵机是机电控制和嵌入式系统设计中常见的任务。舵机可以帮助机器人或其他设备进行精确的位置控制和运动控制。本论文将介绍如何使用Arduino控制舵机,并提供详细的控制程序以及实际应用案例。

研究背景:随着科技的不断发展,使用舵机进行精准控制的需求逐渐增加。然而,如何使用Arduino控制舵机这一问题一直没有详尽的研究。因此,本论文的目的是为使用Arduino控制舵机的研究提供一种有效的方法和程序。

研究目标:本论文的目标是设计一个简单实用的Arduino舵机控制程序,使用户能够快速上手并掌握控制舵机的基本知识和技巧。同时,通过实际应用案例的介绍,展示舵机在机器人和嵌入式系统中的潜力和应用前景。

研究方法:本论文将基于Arduino开发环境进行实验。首先,我们将介绍舵机的工作原理和基本控制方法。然后,我们将详细介绍使用Arduino控制舵机的步骤和程序。最后,我们将通过实际案例来验证舵机控制程序的可行性和有效性。

第二章:舵机的基本原理和控制方法(约300字)

本章将介绍舵机的基本原理和控制方法。首先,我们将介绍舵机的构造和工作原理,包括舵机的电机、位置反馈装置和控制

电路。然后,我们将介绍舵机的控制方法,包括位置控制和速度控制。最后,我们将详细介绍如何通过PWM信号控制舵机

的旋转角度和速度。

第三章:Arduino舵机控制程序(约400字)

本章将详细介绍使用Arduino控制舵机的步骤和程序。首先,

我们将介绍如何连接舵机到Arduino开发板,并说明电路图和

基于舵机的机器人控制系统的设计与调试毕业论文

基于舵机的机器人控制系统的设计与调试毕业论文
AVR单片机拥有的脉宽调制输出(PWM),这样可以使计数器或定时器单(双)向的计数,形成三角波,从而和输出比较匹配的寄存器进行合理的配合,因而出现的频率可以改变、相位也可以改变、占空比也可改变的方波。
AVR单片机增强行的串口,具有方便程序编写、传输可靠、可组成分布式的网路和可以多机通信等复杂应用。AVR单片机能够实现高波特率样式的通讯。SPI和TWI的高速硬件中的串行接口使用字节。SPI的多机通信,可以支持主(从)机4种的组合。因为TWI接口可以兼容I2C接口,还有ACK信号硬件的发送、识别、总线仲裁和地址识别等功能,所以实现了主机(从机)的收(发)全部4种组合多机通信。
AVR单片机的内部拥有较高质量的Flash的程序存储器,这种程序储存器方便擦写编程,还支持IAP和ISP等,方便设备开发、生产、调试和维护。其内部还嵌入较长使用寿命的EEprom,它可以长期的保存重要的数据,避免了断电后数据丢失等。AVR单片机片内拥有较大容量的RAM,既能适合一般的使用条件,同时还支持高级语言的开发程序,也可以扩展外部的RAM。
AVR单片机在应用过程中使用精简指令集,通常使用以字为指令的长度单位,然后将所需要的操作数和操作码运用到这一字之中。这样的方法既可以预取指令程序,又可以使取指周期变短,从而实现工业的流水化作业,程序指令也可以高速的执行。AVR单片机具有高可靠的性能,为程序指令的高速执行提供基础。
AVR单片机的硬件的结构,应用了输入捕获寄存器、输出做比较进行匹配寄存器的方法,又运用到了局部的寄存器额存堆方法和相应的控制逻辑的方法。这样的方法增强了使用功能,同时避免了程序的瓶颈缺点,提高了执行的速度。这些特点使设备硬件的结构简化,成本也降低了很多,拥有比较高的性价比。

舵机的原理及应用

舵机的原理及应用

舵机的原理及应用

舵机是一种能够控制角度的电机装置,被广泛应用在机器人、无人机、模型玩具和工业自动化等领域。它的原理是通过接收控制信号来控制转动角度,并能够精确地停止在指定位置上。舵机具有较高的精度和稳定性,广泛应用于需要精准控制角度的场景。

舵机的基本构成包括直流电机、减速机构、位置反馈装置和控制电路。直流电机驱动减速机构,减速机构将电机输出的高速旋转转换为较慢的转动角度,位置反馈装置通过检测舵机的旋转角度,将检测到的角度信号反馈给控制电路进行控制。控制电路会根据输入的控制信号和反馈信号来计算输出的控制信号,从而控制舵机的角度。舵机内部一般还设有位置回中功能,可以使舵机自动回到中立位置。

舵机的控制信号采用脉宽调制(PWM)方式,通过控制信号的脉冲宽度来指定舵机的目标角度。通常,控制信号的周期为20毫秒,脉冲宽度可以在1-2毫秒之间调节,1毫秒对应0度,1.5毫秒对应90度,2毫秒对应180度。通过改变控制信号的脉冲宽度,可以实现舵机的连续旋转和精确控制角度。

舵机的应用非常广泛。在机器人领域,舵机通常用于控制机器人的关节,实现机器人的运动和姿态调节。在无人机中,舵机可以控制无人机的舵面和螺旋桨,实现飞行的平衡和姿态调整。在模型玩具中,舵机可以控制汽车、船只和飞机的转向、舵面和腿部等运动。在工业自动化中,舵机常用于精密定位和角度控制的机械设备。此外,舵机还可以用于摄像头云台、遥控器控制、机械臂和医疗设备等

领域。

舵机具有以下几大特点,使其能够广泛应用于各个领域。首先,舵机能够精确控制角度,通常具有较高的分辨率。其次,舵机具有控制方便、响应速度快的特点,能够在短时间内完成对目标角度的调整。此外,舵机结构紧凑,体积小巧,重量轻,易于集成到不同的系统中。

机器人竞赛舵机的相关原理与控制原理

机器人竞赛舵机的相关原理与控制原理

机器人竞赛舵机的相关原理与控制原理

机器人竞赛舵机的相关原理与控制原理

在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

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。目前在高档遥控玩具,如航模,包括飞机模型,潜艇模型;遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称,其实是一种伺服马达。

其工作原理是:

控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理,知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样,知道可以拿它来做开关管或放大管就行了,至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。

3. 舵机的控制:

舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲,该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例,那么对应的控制关系是这样的:

0.5ms--------------0度;

1.0ms------------45度;

1.5ms------------90度;

2.0ms-----------135度;

2.5ms-----------180度;

基于伺服系统的舵机控制技术

基于伺服系统的舵机控制技术

基于伺服系统的舵机控制技术伺服系统是现代机械控制领域中常用的一种控制系统。它通过使用

反馈机制,可以控制执行器的位置、速度和加速度,在工业自动化、

机器人和航空航天等领域广泛应用。这篇文章将重点介绍基于伺服系

统的舵机控制技术。

一、舵机概念与分类

舵机是一种特殊的伺服执行器,可将控制信号转换成角度或位置控制。舵机通常用于具有精确控制需求的应用中,例如机器人、航模、

船舶、汽车等。根据使用范围,舵机可分为模型用舵机、玩具用舵机、工业用舵机等三种类型。根据控制方式,舵机又可分为模拟型舵机和

数字型舵机两种类型。

二、伺服控制系统原理

伺服控制系统有三大核心部分:执行器、传感器和控制器。执行器

即为舵机,可以控制输出角度、速度和加速度;传感器通常为位置、

速度和加速度传感器,用于将执行器的实际运动状态反馈给控制器;

控制器则是系统的核心,将传感器反馈信息与目标值进行比较,并输

出控制信号控制执行器。

三、PID控制算法

PID控制算法是目前最常用的控制算法之一,常用于伺服控制系统中。PID控制分为比例控制、积分控制和微分控制三个部分。比例控制主要根据误差大小在一定比例范围内输出控制信号;积分控制则根据

误差的累积值输出控制信号,以消除系统的稳态误差;微分控制则通

过比较物理量的变化率输出控制信号,以强化系统的动态响应能力。PID控制算法对于伺服控制系统的控制精度和稳定性有着非常重要的作用。

四、舵机控制技术

1.开环控制

开环控制是舵机控制中最简单的一种方式。在开环控制中,控制信

号直接控制舵机输出的角度或位置。但是由于没有考虑外部干扰,如

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院系电子信息工程系班级 10电气4 姓名齐国昀学号 107301427 实验名称舵机及其调试系统实验日期 2012-11-27 一.实验目的

1:学习舵机控制原理;

2:学习R/C舵机控制原理;

3:学习CSD55XX舵机控制原理;

4:学习舵机调试系统的使用。

二.实验要求

1. 通过舵机调试系统对单个舵机及多个串联舵机的ID进行设置;

2. 检验电机模式工作是否正常;

3. 检验舵机模式工作是否正常;

4. 将舵机转轴调整到中位;

5. 了解舵机的其他信息。

三.实验设备

1. 6个CSD55XX舵机;

2. 多功能调试器;

3. 电源线、USB数据线、舵机线。

四.实验原理

1、CSD55XX舵机

1)引脚定义

proMOTIOCDS 系列机器人舵机电气接口如下图,两组引脚定义一致的接线端子可将舵机逐个串联起

来。

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院系电子信息工程系班级 10电气4 姓名齐国昀学号 107301427 实验名称舵机及其调试系统实验日期 2012-11-27 2)舵机通讯方式

CDS55xx采用异步串行总线通讯方式,理论多至254个机器人舵机可以通过总线组成链型,通过UART异步

串行接口统一控制。每个舵机可以设定不同的节点地址,多个舵机可以统一运动也可以单个独立控制。

CDS55xx的通讯指令集开放,通过异步串行接口与用户的上位机(控制器或PC机)通讯,您可对其进行参

数设置、功能控制。通过异步串行接口发送指令,CDS55xx可以设置为电机控制模式或位置控制模式。在电

机控制模式下,CDS55xx可以作为直流减速电机使用,速度可调;在位置控制模式下,CDS55xx拥有0-300°

的转动范围,在此范围内具备精确位置控制性能,速度可调。

只要符合协议的半双工UART异步串行接口都可以和CDS55xx进行通讯,对CDS55xx进行各种控制。

2、多功能调试器

UP-Debugger 多功能调试器集成了USB-232,半双工异步串行总线、AVRISP 三种功能,体积小巧、功能

集成度高,是一种可靠且方便的调试设备。

1)特性

通过功能选择按钮可以让调试器的工作模式在RS232、AVRISP、数字舵机调试器之间相互切换。可以对AVR控制器进行串口通讯调试和程序下载,可以对proMotioCDS5500数字舵机进行调试和控制。具体功能及

接口定义如图所示:

2)多功能调试器的三种工作模式

(1)RS232 模式;

(2)AVRISP 模式;

(3)Robot Servo(机器人舵机)模式。

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院系电子信息工程系班级 10电气4 姓名齐国昀学号 107301427 实验名称舵机及其调试系统实验日期 2012-11-27 五.实验过程

1. 单个电机的调试

1)将一个舵机通过舵机线与多功能调试器相连。

2)将电源线与多功能调试器相连。

3)将USB数据连接线与多功能调试器相连。

4)按多功能调试器上的Function Select(功能选择)按钮,让Servo的指示灯亮起,使调试器工作在Robot Servo模式。

5)运行RobotServoTerminal程序。

6)设置舵机ID,并测试电机模式功能及舵机模式功能是否正常。

2. 多个电机的调试

1)将多个电机串联,将最末端的舵机通过舵机线与多功能调试器相连。其他步骤同上。

六、实验结果

启动RobotServoTerminal软件,按书上的要求设置舵机调试系统的各种参数,根据需要选择查询模式,

然后搜索设置舵机ID,设置成功后选择电机或者舵机模式移动鼠标控制速度,此时舵机就会转到起来。

七、小结

本次实验主要是学会实验舵机,学会设置舵机的ID以及更深入的学习多功能调试的和控制器的功能,

为后面学习构造搬运车打下基础。

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