舵机是什么？

舵机是什么？

舵机是一种高精度的位置伺服执行机构，主要用于控制机械结构的角度或位置，广泛应用于需要精确转动控制的场景。它通过接收控制信号（通常是脉冲信号）来驱动输出轴转动到指定角度，并能在负载变化时保持稳定的位置，具备结构紧凑、响应迅速、控制简单等特点。

一、舵机的基本构成

舵机的核心结构通常包括以下几个关键部分：

直流电机：提供动力输出，是舵机的 “动力源”。

减速齿轮组：由多个齿轮组成，用于降低电机转速并增大扭矩，使输出轴能带动更大负载。

位置反馈装置：最常见的是电位器（部分高端舵机使用编码器），用于实时检测输出轴的当前角度，并将信号反馈给控制电路。

控制电路：接收外部控制信号（如 PWM 脉冲），对比反馈的当前角度与目标角度，通过调整电机驱动信号实现精准定位。

二、舵机的工作原理

舵机的控制依赖脉冲宽度调制（PWM）信号，其核心逻辑是通过脉冲宽度对应目标角度：

控制信号输入：外部控制器（如单片机、遥控器）发送周期固定（通常为 20ms）的 PWM 脉冲。

脉冲宽度与角度对应：

标准舵机中，脉冲宽度为1.5ms时，输出轴指向中间位置（通常是 90°）；

脉冲宽度减小到1.0ms时，输出轴转动到最小角度（通常是 0°）；

脉冲宽度增大到2.0ms时，输出轴转动到最大角度（通常是 180°）。

闭环控制调节：控制电路通过位置反馈装置检测当前角度，与 PWM 信号对应的目标角度对比，驱动电机正转或反转，直到两者一致后停止。

三、舵机的主要类型

根据不同的应用需求，舵机可分为多种类型：

按转动角度范围：

标准舵机：最常见，转动角度为 0°-180°，适用于机械臂、舵面控制等；

连续旋转舵机：无角度限制，可 360° 连续转动，通过脉冲宽度控制转速和方向（类似电机调速）。

按尺寸与扭矩：

微型舵机：体积小（如 9g 舵机），扭矩低，适用于小型机器人、航模玩具；

标准舵机：中等尺寸（如 20g-50g），扭矩适中，广泛用于无人机、机械结构；

大扭矩舵机：体积较大（如 100g 以上），扭矩可达数十公斤・厘米，适用于重型机械臂、工业设备。

按性能：

模拟舵机：响应速度较慢，成本低，适合对精度要求不高的场景；

数字舵机：采用更高频率的控制信号（如 300Hz），响应更快、定位更精准、抗干扰能力强，常用于高端设备。

四、舵机的应用领域

舵机凭借精准的角度控制能力，在多个领域发挥重要作用：

机器人技术：机械臂关节转动、机器人行走关节控制、夹持器开合等；

航模与无人机：飞机舵面（升降舵、方向舵）、无人机云台稳定、多旋翼姿态调整；

智能家居：自动窗帘驱动、摄像头转向、智能阀门控制；

工业自动化：小型流水线机械臂、精密仪器定位机构；

教育与创客： Arduino/Raspberry Pi 项目、DIY 机器人、科普实验装置。

五、使用舵机的注意事项

电源电压：不同舵机有特定工作电压（如 4.8V-6V），电压不足会导致扭矩下降或定位不准，过高则可能烧毁电路；

负载限制：避免超过舵机额定扭矩，否则会导致齿轮损坏或电机过热；

信号干扰：PWM 信号易受电磁干扰，需注意接线屏蔽或缩短信号线长度；

安装固定：舵机工作时会产生振动，需牢固固定，避免因松动影响定位精度。

总之，舵机是一种将电信号转化为精确机械动作的核心部件，其闭环控制特性使其成为需要精准位置控制场景的理想选择。

审核编辑 黄宇