伺服电机

更新: 11/23/2025 字数: 0 字 时长: 0 分钟

准备

硬件

硬件	说明	图片
创意盒平台
电源信号模块	购买创意盒附送，伺服电机的控制信号为5V，需要用该模块将平台3.3V信号升压至5V。
伺服电机	淘宝购买链接，平台支持页面罗列出的电机，请根据需求任选。

软件

软件	链接	说明
测试应用	链接	官方前端应用，可直接通过控制台加载和使用。

连接

连接
将电源信号模块插到平台任意一组排针。
▀ 伺服电机的红色电源线和电源信号模块的5V输出连接。
▀ 伺服电机的地线和电源信号模块的地连接。
▀ 伺服电机的控制信号线和电源信号模块的信号输出口连接，这里对应平台引脚8。
▀ 将跳线帽调至5V位置。

使用

打开创意盒控制台，选择测试应用类，并加载用户测试应用。输入下面的命令，您可以转动-90度，0度，90度。

根据参考命令，您可以二次开发伺服电机应用。

输入指令转动-90度：

下面命令中的50代表50HZ，3.0代表PWM输出3秒，"sync"代表同步输出模式，8代表平台引脚8，25代表占空比。 请查阅文档，API接口章节获得PWM接口的详细信息。

{
  "event":"now",
  "actions": [["pwm", 0, 50, 3.0, "sync", 8, 25]]
}

输入指令转动0度：

{
  "event":"now",
  "actions": [["pwm", 0, 50, 3.0, "sync", 8, 76]]
}

输入指令转动90度：

{
  "event":"now",
  "actions": [["pwm", 0, 50, 3.0, "sync", 8, 128]]
}

原理

伺服电机（Servo Motor）是一种能够精确控制位置、速度和加速度的电机。它们内部有反馈系统，以实现高度精密的运动控制。

伺服的含义

伺服机构（Servomechanism），通常简称为伺服（Servo），是一种专业的自动控制系统，旨在控制对象的位置或运动。它由四个主要组成部分组成：

• 输入指令：系统需要实现的期望位置或运动。
• 反馈：系统持续接收有关被控制对象实际位置或运动的反馈。这个反馈用于与输入指令进行比较并进行必要的调整。
• 功率放大：系统包括一个功率放大机制，可以增加施加在对象上的功率或力，确保其能够实现期望的位置或运动。
• 输出：输出是系统控制的结果，通常是对象的运动或定位。

伺服机构广泛应用于需要精确控制位置或运动的各种应用中。它们通常出现在机器人技术、航空航天系统、工业自动化、汽车系统等领域，其中精度和响应性至关重要。伺服机构中的反馈回路允许其持续调整和纠正与期望位置的偏差，确保准确稳定的控制。

内部结构

伺服电机有三根引线。一根用于电源，另一根用于地线，第三根是控制引线。由于伺服是一个闭环反馈系统，需要控制引线来感知伺服轴的位置并在必要时进行调整。

伺服电机至少包含以下三个主要部分：直流电机、减速齿轮和控制电路。

• 直流电机：负责改变方向。在上图中是银色的部分。
• 减速齿轮：这些齿轮将直流电机的速度减少到适合进行精细控制的速度。由于有了这些齿轮，电机的多次旋转等于伺服轴的一次旋转。外壳上带有孔的黑色部分是伺服的角。角用于将杆和其他物品连接到伺服电机。它们有各种不同的形状和大小。
• 控制电路：伺服的输出齿轮连接到一个电位计（上图中的棕色物体），它是一个可变电阻。电位计的位置指示了伺服电机轴的位置。还有一个带有一些电路的小板，它读取电位计并控制伺服。

下图是一个典型的伺服电机的内部示意图：

控制信号

提示

以下信息适用于0-180度控制角度的伺服电机，其他类型的伺服电机原理相似。

伺服电机由4.8V到6V的电源供电，除此以外，它还需要特殊的控制信号。控制伺服电机运作的信号是一系列电脉冲。决定伺服位置的是脉冲的确切长度或持续时间。控制伺服的不是每秒脉冲的次数，而是控制它的脉冲的持续时间。

脉宽调制依赖于数字脉冲的占空比（开时间与关时间）。然而，伺服不关心占空比；它们关心的是脉冲的持续时间。这就是使伺服控制略有不同于PWM的原因。因此，更准确地说，可以将伺服控制称为脉冲持续时间调制。

脉冲的持续时间通常为0.5 - 2.5毫秒。0.5毫秒的脉冲将使其向一个方向旋转，1.5毫秒的脉冲将使伺服返回到中点，而2.5毫秒的脉冲将使其向另一个方向旋转。典型伺服的运动范围为0到180度，或接近这个范围。

通常，伺服电机每秒需要大约50个这样的脉冲，这个被称为伺服的刷新率或帧率。如果这个速率太低，准确性和保持力矩会降低。如果太高，伺服可能会抖动或无法正常工作。