多通道舵機控制器設計

摘要：為了實現對機器人、無人機的控制，提出一種利用微處理器產生多路舵機控制信號的方法。該方法以AT89C52單片機作為控制芯片，通過實驗實現了8路舵機控制脈沖的生成，可廣泛應用于機器人、無人機等控制系統，并按上位機與下位機的通信要求設計了一種簡單的通信協議，以滿足實時控制的需要。
關鍵詞：機器人；舵機控制器；多通道；通信協議

在機器人、無人機等運動或執行控制系統器的設計中，舵機控制效果是系統性能的重要影響因素。舵機可以在微機電系統和機器人系統中作為基本的輸出執行機構，其控制和輸出會涉及到多路控制信號的產生問題。如機器人的頭、肩、肘、腕、指等關節，無人飛機的舵面，無人駕駛汽車的方向盤和油門等，都需要由舵機信號來驅動，所以在這一類的控制器中需要多路的PWM信號來控制舵機，從而完成多通道并行控制任務。

1 單路舵機輸出控制原理
1．1 舵機結構及工作原理
舵機是一種位置伺服的驅動器，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、控制電路板等。
舵機是一個典型閉環反饋系統(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，控制電機轉動，電機帶動一系列齒輪組，減速后傳動至輸出舵盤。舵機的輸出軸和位置反饋電位計是相連的，舵盤轉動的同時，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，進行反饋，然后控制電路板根據所在位置決定電機的轉動方向和速度，從而達到定位。


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