由於課程要做一個控制六自由度機械臂的項目，主要是學習舵機和舵機控制的知識，在這里做一下學習筆記。
使用的舵機為2個DS3115MG數字舵機+4個MG996R模擬舵機。
1.舵機基本構造
2.舵機控制原理
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轉動的方向和速度，從而達到目標停止。其工作流程為：控制信號→控制電路板→電機轉動→齒輪組減速→舵盤轉動→位置反饋電位計→控制電路板反饋。
舵機的控制信號周期為20MS的脈寬調制（PWM）信號，其中脈沖寬度從0.5-2.5MS,相對應的舵盤位置為0－180度，呈線性變化。也就是說，給他提供一定的脈寬，它的輸出軸就會保持一定對應角度上，無論外界轉矩怎么改變，直到給它提供一個另外寬度的脈沖信號，它才會改變輸出角度到新的對應位置上如圖7所求。舵機內部有一個基准電路，產生周期為20MS，寬度1.5MS的基准信號，有一個比出較器，將外加信號與基准信號相比較，判斷出方向和大小，從而生產電機的轉動信號。由此可見，舵機是一種位置伺服驅動器，轉動范圍不能超過180度，適用於那些需要不斷變化並可以保持的驅動器中，比如說機器人的關節、飛機的舵面等。
舵機輸出轉角與輸入脈沖的關系
控制過程圖：
3.舵機使用注意事項
1、常用舵機的額定工作電壓為6V，可以使用LM1117等芯片提供6V的電壓，如果為了簡化硬件上的設計直接使用5V的供電影響也不是很大，但最好和單片機進行分開供電，否則會造成單片機無法正常工作。
2、一般來說可以將來信號線連接至單片機的任意引腳，對於51單片機需通過定時器模塊出PWM才能進行控制。但是如果連接像飛思卡爾之類的芯片，由於飛思卡爾內部帶有PWM模塊，可以直接輸出PWM信號，此時應將來信號連於專用的PWM輸出引腳上。
3、數字舵機一般要與供電電路、控制電路三者共地，模擬舵機單獨供電即可。
4.數字舵機和模擬舵機的差別
數字舵機(Digital Servo)和模擬舵機(Analog Servo)在基本的機械結構方面是完全一樣的，主要由馬達、減速齒輪、控制電路等組成，而數字舵機和模擬舵機的最大區別則體現在控制電路上，數字舵機的控制電路比模擬舵機的多了微處理器和晶振。不要小看這一點改變，它對提高舵機的性能有着決定性的影響。數字舵機在以下兩點與模擬舵機不同：
1.處理接收機的輸入信號的方式。
2.控制舵機馬達初始電流的方式，減少無反應區(對小量信號無反應的控制區域)，增加分辨率以及產生更大的固定力量。
模擬舵機在空載時，沒有動力被傳到舵機馬達。當有信號輸入使舵機移動，或者舵機的搖臂受到外力的時候，舵機會作出反應，向舵機馬達傳動動力(電壓)。這種動力實際上每秒傳遞50次，被調制成開/關脈沖的最大電壓，並產生小段小段的動力。當加大每一個脈沖的寬度的時候，如電子變速器的效能就會出現，直到最大的動力/電壓被傳送到馬達，馬達轉動使舵機搖臂指到一個新的位置。然后，當舵機電位器告訴電子部分它已經到達指定的位置，那么動力脈沖就會減小脈沖寬度，並使馬達減速。直到沒有任何動力輸入，馬達完全停止。
模擬舵機的“缺點”是：假設一個短促的動力脈沖，緊接着很長的停頓，並不能給馬達施加多少激勵，使其轉動。這意味着如果有一個比較小的控制動作，舵機就會發送很小的初始脈沖到馬達，這是非常低效率的。這也是為什么模擬舵機有“無反應區”的存在。比如說，舵機對於發射機的細小動作，反應非常遲鈍，或者根本就沒有反應。
相對於傳統模擬舵機，數字舵機的兩個優勢是：
1.因為微處理器的關系，數字舵機可以在將動力脈沖發送到舵機馬達之前，對輸入的信號根據設定的參數進行處理。這意味着動力脈沖的寬度，就是說激勵馬達的動力，可以根據微處理器的程序運算而調整，以適應不同的功能要求，並優化舵機的性能。
2.數字舵機以高得多的頻率向馬達發送動力脈沖。就是說，相對與傳統的50脈沖/秒，現在是300脈沖/秒。雖然，以為頻率高的關系，每個動力脈沖的寬度被減小了，但馬達在同一時間里收到更多的激勵信號，並轉動得更快。這也意味着不僅僅舵機馬達以更高的頻率響應發射機的信號，而且“無反應區”變小；反應變得更快；加速和減速時也更迅速、更柔和；數字舵機提供更高的精度和更好的固定力量。
但是在把數字舵機設計的更精准的同時，也帶來了缺點:
1、數碼舵機需要消耗更多的動力。其實這是很自然的。數碼舵機以更高頻率去修正馬達，這一定會增加總體的動力消耗。
2、相對教短的壽命。其實這是很自然的。馬達總在轉來轉去做修正，這一定會增加馬達等轉動部位的消耗。
5.數字舵機DS3115MG參數
6.模擬舵機MG996R參數
型號：MG996R
產品凈重: 55g
產品尺寸: 40.7*19.7*42.9mm
產品拉力: 9.4kg/cm(4.8V), 11kg/cm(6V)
反應速度: 0.17sec/60degree(4.8v) 0.14sec/60degree(6v)
工作電壓: 4.8-7.2V
工作溫度: 0℃-55℃
齒輪形式: 金屬齒輪
工作死區: 5us (微秒)
7.DS3115和MG996R的比較
8.機械臂控制器、供電電源及線材配件選擇
9.有收獲再更新