如何选择适合您的总线伺服舵机与PWM舵机

介绍

在产品开发过程中,选择合适的伺服舵机对项目的成功至关重要。舵机主要分为传统PWM舵机和总线伺服舵机两种类型。本文将深入介绍这两种舵机的基本概念,比较它们的优劣,并分析各自的应用场景,帮助您做出明智的选择。

传统PWM舵机存在的问题

在探讨总线伺服舵机的优势之前,我们先来了解传统PWM舵机的不足之处。传统PWM舵机,如常见的SG90舵机,通过调节PWM(脉冲宽度调制)信号的脉宽来控制舵机角度。这种舵机存在以下主要问题:

  1. 占用硬件资源,接线杂乱:每个舵机需要一个GPIO接口支持PWM信号输出,并占用单片机的定时器资源。当使用多个舵机时,接线非常复杂,占用大量I/O资源。
  2. 精度差:PWM信号的分辨率受限于单片机和舵机。例如,Arduino Uno的PWM输出信号分辨率为255,对应的理论控制精度约为7.05°,远不能满足高精度要求。
  3. 开环控制,无角度反馈:传统PWM舵机没有反馈机制,单片机无法确认舵机是否到达目标位置,导致控制精度受限,并且初始化时无法获取舵机的当前位置。
  4. 无轨迹规划,动作不连贯:缺乏内置轨迹规划功能,需要开发者自行实现角度插值算法,导致舵机动作可能出现不连贯和抖动的问题。
  5. 缺乏保护机制,容易烧毁:传统PWM舵机没有过载保护功能,容易因卡齿或关节卡住而烧毁,增加了维护和更换的成本。

总线伺服舵机的优势

总线伺服舵机通过单线半双工异步串行通信(TTL电平)工作,相比传统PWM舵机有以下显著优势:

  1. 硬件资源占用少:控制多个舵机仅需占用单片机的两个GPIO管脚(接收端和发送端),最多可控制254个舵机,大幅减少I/O资源占用。
  2. PC直接控制:通过舵机转接板,PC可以直接发送控制指令,不需要额外的单片机,简化了产品开发和算法验证。
  3. 布线简洁:串联方式使接线更为简洁,减少了接线复杂度,提高了系统可靠性和美观度。
  4. 高精度控制:舵机通过串口通信协议传递角度数据,传输更可靠准确。例如,RP8-U45舵机的控制精度可达0.066°。
  5. 数据反馈与保护:可以实时反馈舵机的角度、电压、电流和温度等参数,通过这些数据,系统可以实现闭环控制,提高精度,并在过载时自动卸力,保护舵机不被烧毁。
  6. 内置轨迹规划,动作平滑:内置轨迹规划算法,只需设定起始和终止位置及时间间隔,舵机即可自动规划平滑的轨迹,动作连贯无抖动。
  7. 多种控制模式:除角度控制模式外,还支持轮式控制、阻尼控制和智能抓取等模式,功能丰富,应用灵活。
  8. 支持用户自定义设置:可以根据具体需求对舵机进行参数配置,提供更多个性化控制选项。

结论

在产品开发中,选择合适的伺服舵机取决于具体应用需求。传统PWM舵机适用于对成本敏感且控制要求不高的场景,如简单的玩具应用。而总线伺服舵机则适合需要高精度、复杂控制和可靠性的场景,如机械臂、智能机器人等。通过理解两者的优劣,可以更好地选择合适的舵机,提升产品性能和用户体验。

发布者:Fashion Star,转转请注明出处:https://fashionrobo.com/pwmtype/24689/