智能车学习(十七)——舵机学习

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。

 

二、舵机的规格和选型

     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。

1、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

2、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

3、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

4、尺寸、重量和材质

    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。

    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150%左右甚至更大扭矩富余的舵机。

 

 

三、C车S3010舵机一些心得

1、摘要

      C车机械方面主要是三个方面：对称（舵机，电机，寻迹），重心低，降质量（电机弱）

      其中，舵机对称可以让代码的复杂度下降，不需要使用软件进行硬件的修补，即PID参数简单可调好用，最重要的是使用代码进行修补，代码的可移植性很差，讲道理有太多参数要调节。

 

2、舵机安装

（1）选择黄色垫片个数

  从这届来看的话，C车摄像头和光电使用3个黄色厚垫片最佳，可以把底盘最大限度的降低，如果使用4个底盘会蹭到赛道（地板）。

                       信标使用1个厚和1个薄垫片最佳，可以不碰到信标的亚克力板，且最大降低重心。

（2）安装轮子支架（重要）

A、前轮倾斜角度

    黄色小垫片的个数选择如图

     有一定度数的时候，可以产生一个斜向的力，有助于前轮平稳转动。测试结果一般选择图中第二种，但是如果无法让两侧达到对称时，可以微调垫片，让两个支架对称。

B、内倾角度

     调节旋钮长度，一般2.4到3mm都可以。看车子情况进行调节

C、对称安装

     要让两个支架安装的非常对称，才能让舵机最终的打角左右对称，给一些经验测试对称的方法：

1、图中箭头处可以用两个4mm的碳素杆进行延长，然后观察角度是否对称，这辆车就明显不是很对称

2、图中画线处可以用4mm的碳素杆进行延长，观察是否水平

3、图中箭头处，应该使用碳素杆进行延长，观察是否水平

……

    切记调节好，不管花费几个小时，调节好之后，对后面的对称有着至关重要的作用，这个是很多人忽视的，主要就是因为国产的车模锁孔是TM有空程量的，所以一定要调节好，希望能够国产给力啊。

 

（3）舵机支架安装

A、支架选择

     推荐选择这种舵机支架，虽然不怎么好调节，但是是淘宝上唯一一种和底板锁孔，以及和车子结构配合的最好的支架。

B、舵机安装

     安装如图，保证箭头处，上下分别对称，要求使用千分尺，精度0.02mm误差内。

C、舵机上车

    

    选择合适铜柱配合舵机臂（后面说），横向箭头必须与车身平行，竖向箭头应该保证左右对称（舵机的俯视图应该是个梯形）

 

（4）舵机臂选择

1、不推荐图中舵机臂 ，PCB舵机臂硬度不是很够，高速下（电机不好的原因）可能不够给力，然后推荐使用雕刻机进行雕刻。长度28mm到32mm选择。

2、水平箭头在舵机在中值的时候，应该尽可能呈现水平或者略微倒V形，并且完美对称

3、水平箭头在舵机在最大打角的时候，必须水平，切左右箭头必须完美对称，如果发现并不对称，那就是步骤（2）和（3）出现了问题，反过去重新调节到对称。

 

（5）测试阿克曼角（调节拉杆长度）

车子装上轮胎（内部要有个黄色垫片），打死，箭头1和2的交点应该在箭头3的上，且左右必须对称，否则自行调节拉杆长度。

PS：如果你完美完成之前全部步骤，在这步最多微调一下，否则可以考虑重新翻工

 

（6）中值测试，极限测试

最后进行中值和极限的测试，一般来说左右到中值的间隔是一致的（一般不超过2个点，完美完成）。所以这里是最重要的

 

（7）驱动电压，频率

电压6V，频率75Hz，控制周期50Hz~75Hz