多通道舵機(jī)控制器設(shè)計

摘要：為了實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人、無人機(jī)的控制，提出一種利用微處理器產(chǎn)生多路舵機(jī)控制信號的方法。該方法以AT89C52單片機(jī)作為控制芯片，通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了8路舵機(jī)控制脈沖的生成，可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、無人機(jī)等控制系統(tǒng)，并按上位機(jī)與下位機(jī)的通信要求設(shè)計了一種簡單的通信協(xié)議，以滿足實(shí)時控制的需要。
關(guān)鍵詞：機(jī)器人；舵機(jī)控制器；多通道；通信協(xié)議

在機(jī)器人、無人機(jī)等運(yùn)動或執(zhí)行控制系統(tǒng)器的設(shè)計中，舵機(jī)控制效果是系統(tǒng)性能的重要影響因素。舵機(jī)可以在微機(jī)電系統(tǒng)和機(jī)器人系統(tǒng)中作為基本的輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其控制和輸出會涉及到多路控制信號的產(chǎn)生問題。如機(jī)器人的頭、肩、肘、腕、指等關(guān)節(jié)，無人飛機(jī)的舵面，無人駕駛汽車的方向盤和油門等，都需要由舵機(jī)信號來驅(qū)動，所以在這一類的控制器中需要多路的PWM信號來控制舵機(jī)，從而完成多通道并行控制任務(wù)。

1 單路舵機(jī)輸出控制原理
1．1 舵機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動器，主要由以下幾個部分組成，舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計、直流電機(jī)、控制電路板等。
舵機(jī)是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)(如圖1所示)，它的工作原理如下，控制電路板接受來自信號線的控制信號，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，電機(jī)帶動一系列齒輪組，減速后傳動至輸出舵盤。舵機(jī)的輸出軸和位置反饋電位計是相連的，舵盤轉(zhuǎn)動的同時，帶動位置反饋電位計，電位計將輸出一個電壓信號到控制電路板，進(jìn)行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和速度，從而達(dá)到定位。


1．2 單路舵機(jī)的控制信號原理
舵機(jī)的控制信號通常為PWM信號，即脈寬控制信號，如圖2所示。