我们不用装出机器人就可以预期一个事实，不停抖动的舵机装出来的仿人机器人是不可 能走的很好的，用不停抖动的舵机装出来的机械臂是不可能写字的。可惜的是，现在的数字 舵机还是很贵的，更别提用伺服直流电机+伺服驱动器+运动控制卡搭建的机器人系统了。
模拟舵机的调节周期是 20ms（看看模块卡的舵机程序），也就是它的反应时间是 20ms。 根据舵机的不同，假设我们估计舵机的速度是 0.2s/60°，那么 20ms 舵机最快的时候转过 0.6 度才会进行调节，这就是关节在突然出现大负载的情况下，会被扭矩摆动 0.6 度，然后 才纠正回来，我们的直观感觉就是这个舵机不“硬”我们掰动舵盘，可以掰动一个位置。
舵机的主体结构如下图所示，主要有几个部分：外壳、减速齿轮组、电机、电位器、控 制电路。简单的工作原理是控制电路接收信号源的控制信号，并驱动电机转动；齿轮组将电 机的速度成大倍数缩小，并将电机的输出扭矩放大响应倍数，然后输出；电位器和齿轮组的 末级一起转动，测量舵机轴转动角度；电路板检测并根据电位器判断舵机转动角度，然后控 制舵机转动到目标角度或保持在目标角度。
盘。但需要注意的是，金属齿轮箱在长时间过载下也不会损毁，最后确是电机过热损坏或外 壳变形，而这样的损坏是致命的，不可修复的。塑料出轴的舵机如果使用金属舵盘是很危险 的，舵盘和舵机轴在相互扭转过程中，金属舵盘不会磨损，舵机轴会在一段时间后变得光秃， 导致舵机完全不能使用。
综上，选择舵机需要在计算自己所需扭矩和速度，并确定使用电压的条件下，选择有 15后舵机开始在机器人上得到大幅度的运用，转动的角度也在根据机器人关节的需要增 加到-90 度至 90 度之间，脉冲宽度也随之有了变化。
对于控制脉冲有的书上讲的是 PPM(脉位调制信号)，有的定义为 PWM（脉宽调制信号）。 准确的讲应该叫什么笔者也没有确定的答案，请恕我才疏学浅。对与模型遥控器，发射机到 接收机之间的信号编码方式是 PPM（也有 PCM）方式，当然，这个信号的编码传输过程不 是接收机到舵机之间，切不可混淆。对于 PPM、PCM 在调制信号上面的区别可以看《现代 无线通讯》。
模拟舵机需要一个外部控制器（遥控器的接收机）产生脉宽调制信号来告诉舵机转动角 度 ， 脉 冲 宽 度 是 舵 机 控 制 器 所 需 的 编 码 信 息 。 舵 机 的 控 制 脉 冲 周 期 20ms ， 脉 宽 从 0.5ms-2.5ms，分别对应-90 度到+90 度的位置。如下图所示：
需要解释的是舵机原来主要用在飞机、汽车、船只模型上，作为方向舵的调节和控制装 置。所以，一般的转动范围是 45°、60°或者 90°，这时候脉冲宽度一般只有 1ms-2ms 之
图三 各种齿轮箱
二、 舵机的规格和选型
当今使用的舵机有模拟舵机和数字舵机之分（具体差别见第 是相对较少。下面的技术规格同时适用与两种舵机。
节），不过数字舵机还
舵机的规格主要有几个方面：转速、转矩、电压、尺寸、重量 、材料等。我们在做舵 机的选型时要对以上几个方面进行综合考虑。
z 转速
转速由舵机无负载的情况下转过 60°角所需时间来衡量，常见舵机的速度一般在 0.11/60°~0.21S/60°之间。
舵盘
上壳
齿轮组 中壳 电机
控制电路
控制线
下壳
图一 舵机的结构
舵机的外壳一般是塑料的，特殊的舵机可能会有金属铝合金外壳。金属外壳能够提供更 好的散热，可以让舵机内的电机运行在更高功率下，以提供更高的扭矩输出。金属外壳也可 以提供更牢固的固定位置。
图二 金属外壳
齿轮箱有塑料齿轮、混合齿轮、金属齿轮的差别。塑料齿轮成本底，噪音小，但强度较 低；金属齿轮强度高，但成本高，在装配精度一般的情况下会有很大的噪音。小扭矩舵机、 微舵、扭矩大但功率密度小的舵机一般都用塑料齿轮，如 Futaba 3003，辉盛的 9g 微舵。 金属齿轮一般用于功率密度较高的舵机上，比如辉盛的 995 舵机，在和 3003 一样体积的情 况下却能提供 13KG 的扭矩。Hitec 甚至用钛合金作为齿轮材料，其高强度能保证 3003 大小 的舵机能提供 20 几公斤的扭矩。混合齿轮在金属齿轮和塑料齿轮间做了折中，在电机输出 齿轮上扭矩一般不大，用塑料齿轮。
2、舵机的每一个舵机的参数不一定一样，不时还会出现中位偏差比较大的，好不容易 装出机器人来后发现舵机的中位不一致，和理论计算得出来的机器人步态不相匹配。这回麻 烦大了，需要对每一个舵机设置中位，在发送舵机控制信号的时候还需要对每一个舵机都单 独加入这个修正值，而不能统一调用某一个通用的 PWM 产生函数，天啊，一个步态就是 20 行代码啊。当然，程序员都是勤劳和严谨的，并不觉得这是辛苦的事情。而有些人会买 可以通过编程器调节和设置中位的舵机，当然，可能会很贵。
查下 H-Bridge 的驱动信号是脉冲还是什么。测一下，这个脉冲和电机转动的关系。
叠加在 5K 的电位器反馈电压之上的还有一个 Motor Back EMF，意思是电机反向电动 势。根据电磁感应定律，无论作为电动机还是作为发电机运行，电枢都会产生感应电动势。 发电机中的感应产生的电动势就称为感应电动势，电动机的感应电动势一般称为反电动势。 电动机的感应电动势会和转速成比例变化。通过搭建桥式伺服电路，可以或许电动机的反电 动势，通过和给定的基准电压进行比较，可以实现简单的速度换控制。3003 用这样的方式 来进行速度伺服控制，保证舵机的最高速度稳定。而电位器只是进行点位控制，做简单的位 置闭环。
Futaba 之外的其它厂家使用的不是 BA6688 这款 IC，一般选择 M51660、AA5188、YT5166 这些芯片一般没有 EMF 控制。
控制电路驱动电机的也是利用 PWM 脉冲，不过此脉冲非彼脉冲，此脉冲占空比是 0-100%，周期 20ms。控制电路通过占空比进行调速，通过正反脉冲进行调向。具体可以看 直流电动机控制方面的书籍。
60°
z 转矩 舵机扭矩的单位是 KG·CM，这是一个扭矩单位。可以理解为在舵盘上距舵机轴中心水 平距离 1CM 处，舵机能够带动的物体重量。
1cm
舵机扭矩=n Kg.cm
n Kg z 电压 厂商提供的速度、转矩数据和测试电压有关，在 4.8V 和 6V 两种测试电压下这两个参 数有比较大的差别。如 Futaba S-9001 在 4.8V 时扭力为 3.9kg、速度为 0.22 秒，在 6.0V 时 扭力为 5.2kg、速度为 0.18 秒。若无特别注明，JR 的舵机都是以 4.8V 为测试电压，Futaba 则是以 6.0V 作为测试电压。 舵机的工作电压对性能有重大的影响，舵机推荐的电压一般都是 4.8V 或 6V。当然，有 的舵机可以在 7V 以上工作，比如 12V 的舵机也不少。较高的电压可以提高电机的速度和扭 矩。选择舵机还需要看我们的控制卡所能提供的电压。 z 尺寸、重量和材质 舵机的功率（速度×转矩）和舵机的尺寸比值可以理解为该舵机的功率密度，一般同样 品牌的舵机，功率密度大的价格高。 塑料齿轮的舵机在超出极限负荷的条件下使用可能会崩齿，金属齿轮的舵机则可能会电 机过热损毁或外壳变形。所以材质的选择并没有绝对的倾向，关键是将舵机使用在设计规格 之内。 用户一般都对金属制的物品比较信赖，齿轮箱期望选择全金属的，舵盘期望选择金属舵
四、 数字舵机及其控制原理
数字舵机从根本上颠覆了舵机的控制系统设计。数字和模拟舵机相比在两个方面有明显 的优点。1、防抖。2、响应速度快。
模拟舵机由于使用模拟器件搭建的控制电路，电路的反馈和位置伺服是基于电位器的比 例调节方式。电位器由于线性度的影响，精度的影响，个体差异性的问题，会导致控制匹配 不了比例电压，比如我期望得到 2.5V 的电压位置，但第一次得到的是 2.3V，经过 1 个调节 周期后，电位器转过的位置已经是 2.6V 了，这样控制电路就会给电机一个方向脉冲调节， 电机往回转，又转过头，然后有向前调节，以至于出现不停的震荡，这就是我们所看到的抖 舵现象。我们购买一批舵机会发现有的很好用，有的在空载的时候也会在抖动，有的是在加 一定的负载后就开始抖动。
一、 舵机的结构
舵机简单的说就是集成了直流电机、电机控制器和减速器等，并封装在一个便于安装的 外壳里的伺服单元。能够利用简单的输入信号比较精确的转动给定角度的电机系统。
舵机安装了一个电位器（或其它角度传感器）检测输出轴转动角度，控制板根据电位器 的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度。这样的直流电机控制方式叫闭环控制，所以 舵机更准确的说是伺服马达，英文 servo。
三、 模拟舵机及其控制原理
舵机是一个微型的伺服控制系统，具体的控制原理可以用下图表示：
工作原理是控制电路接收信号源的控制脉冲，并驱动电机转动；齿轮组将电机的速度成 大倍数缩小，并将电机的输出扭矩放大响应倍数，然后输出；电位器和齿轮组的末级一起转 动，测量舵机轴转动角度；电路板检测并根据电位器判断舵机转动角度，然后控制舵机转动 到目标角度或保持在目标角度。
那么什么是总线伺服舵机。我们先来看一下我们现在使用舵机和数字舵机时遇见的问 题。
1、我们利用舵机（不论数字还是模拟）搭建一个仿人机器人，用了 20 个自由度，用了 20 个舵机。每根舵机都要接到控制卡上，有的线还需要延长，所有的线加起来有超过 30 根， 像团海草一样把机器人整个身体缠了个遍，机器人在走动的时候突然发现舵机线被拉松了， 机器人一个趔趄把脖子都摔断了。控制卡上需要做出 20 个 PWM 信号接口（我们一直在为 这个技术问题发愁，现在或许好一点），那可是长长的一排插针啊。健忘的我还很容易忘记 哪个插针对应哪个舵机，好不容易接上后，一通电，机器人腿转到背后去了，一排查发现腿 关节接到肩关节了。当我们需要给机器人加些传感器时候，突然发现，IO 口都被用掉了， 定时器不够用了，天啊，真是噩梦。
舵机基础知识
最近几年国内机器人开始起步发展，很多高校、中小学都开始进行机器人技术教学。小 型的机器人、模块化的机器人、组件式的机器人是教学机器人的首选。在这些机器人产品中， 舵机是最关键，使用最多的部件。