微型总线舵机和电子设备制造技术

本发明专利技术提供一种微型总线舵机和电子设备

【技术实现步骤摘要】
微型总线舵机和电子设备


[0001]本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种微型总线舵机和电子设备
。

技术介绍

[0002]舵机是一种位置伺服驱动器，在机器人控制领域应用越来越广泛
。
对于微型无人机
、
微型机器人等无人器来说，设计一款体积小
、
重量轻但精度高
、
拓展能力强
、
并且具备参数可调
、
数据回传等功能的舵机至关重要
。
[0003]目前市面上的微型舵机主要为传统的脉宽调制
(Pulse Width Modulation
，
PWM)
舵机，但是这种舵机存在如下缺点：
(1)
精度较差；
(2)
控制参数不可调，不能适应各种负载；
(3)
采用
PWM
控制方式，当舵机数较多时，主板所需
PWM
输出接口也许相应增多，导致拓展能力差
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种微型总线舵机和电子设备，用以解决现有技术中微型舵机精度差和控制参数不可调的问题
。
[0005]本专利技术提供一种微型总线舵机，包括：驱动控制板
、
直流电机
、
信号电位器和减速齿轮组；
[0006]所述驱动控制板与所述直流电机连接，所述直流电机与所述减速齿轮组连接，所述减速齿轮组与所述信号电位器连接，所述信号电位器与所述驱动控制板连接；
[0007]所述信号电位器用于将所述减速齿轮组的输出轴的实时转动角度对应的模拟量信号转换为电压信号；
[0008]所述驱动控制板用于基于所述电压信号和目标转动角度，确定目标控制信号；
[0009]所述直流电机用于基于所述目标控制信号控制所述减速齿轮组的输出轴转动，以带动负载运动，且在所述负载的转动角度达到所述目标转动角度的情况下，停止转动
。
[0010]在一些实施例中，所述信号驱动板包括控制器和放大器；
[0011]所述控制器用于基于所述电压信号，将所述模拟量信号转换为数字量信号，基于所述数字量信号和所述目标转动角度之间的角度偏差以及比例积分微分控制算法，确定电压控制量；
[0012]所述放大器用于对所述电压控制量进行放大，得到所述目标控制信号，并将所述目标控制信号发送至所述直流电机
。
[0013]在一些实施例中，所述比例积分微分控制算法为：
[0014][0015]其中，
k
p
为比例系数，
k
i
为积分系数，
k
d
为微分系数，
e(t)
为
t
时刻的角度偏差，
u(t)
为
t
时刻的电压控制量
。
[0016]在一些实施例中，所述驱动控制板对应的印制电路板的第一表面设有微控制单
元；所述微控制单元用于：给所述信号电位器提供参考电压和直流电压；获取所述信号电位器的输出电压；所述微型总线舵机基于
IIC
总线通信；
[0017]所述印制电路板的第二表面设有开关模块
、
线性稳压器和精密可编程基准；所述印制电路板第二表面包括的器件用于控制所述直流电机
。
[0018]在一些实施例中，所述微控制单元与上电复位电路连接，所述上电复位电路包括第一电阻和第一电容；
[0019]所述第一电阻的第一端与直流变换器连接，所述第一电阻的第二端与第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地，所述第一电阻的第二端与所述微控制单元连接
。
[0020]在一些实施例中，所述微控制单元采用高速内部时钟作为时钟源
。
[0021]在一些实施例中，所述微控制单元的型号为
STM32F042G6U6
；所述微控制单元的主频为
48MHz
；所述微控制单元的通讯接口包括：
USB
接口
、IIC
接口
、SPI
接口
、CAN
接口和串口接口
。
[0022]在一些实施例中，所述微控制单元的尺寸为：
4mm
×
4mm
×
0.5mm。
[0023]在一些实施例中，所述微型总线舵机的尺寸为：
[0024]20.0mm
×
8.75mm
×
22.0mm。
[0025]本专利技术还提供一种电子设备，包括：主机和如上所述的微型总线舵机，所述主机与所述微型总线舵机连接
。
[0026]本专利技术提供的微型总线舵机和电子设备，体积小巧，方便集成到各种微型机器人中，支持多种控制参数的调整
。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0028]图1是本专利技术提供的微型总线舵机的结构示意图；
[0029]图2是本专利技术提供的微型总线舵机的原理示意图；
[0030]图3是本专利技术提供的微型总线舵机的电路板结构示意图之一；
[0031]图4是本专利技术提供的微型总线舵机的电路板结构示意图之二；
[0032]图5是本专利技术提供的微型总线舵机的驱动电路板的原理示意图之一；
[0033]图6是本专利技术提供的微型总线舵机的驱动电路板的原理示意图之二；
[0034]图7是本专利技术提供的微型总线舵机的驱动电路板的原理示意图之三；
[0035]图8是本专利技术提供的微型总线舵机的驱动电路板的原理示意图之四；
[0036]图9是本专利技术提供的微型总线舵机的控制流程示意图之一；
[0037]图
10
是本专利技术提供的微型总线舵机的控制流程示意图之二；
[0038]图
11
是本专利技术提供的微型总线舵机的控制流程示意图之三；
[0039]图
12
是本专利技术提供的电子设备的结构示意图
。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0041]本专利技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微型总线舵机，其特征在于，包括：驱动控制板
、
直流电机
、
信号电位器和减速齿轮组；所述驱动控制板与所述直流电机连接，所述直流电机与所述减速齿轮组连接，所述减速齿轮组与所述信号电位器连接，所述信号电位器与所述驱动控制板连接；所述信号电位器用于将所述减速齿轮组的输出轴的实时转动角度对应的模拟量信号转换为电压信号；所述驱动控制板用于基于所述电压信号和目标转动角度，确定目标控制信号；所述直流电机用于基于所述目标控制信号控制所述减速齿轮组的输出轴转动，以带动负载运动，且在所述负载的转动角度达到所述目标转动角度的情况下，停止转动
。2.
根据权利要求1所述的微型总线舵机，其特征在于，所述信号驱动板包括控制器和放大器；所述控制器用于基于所述电压信号，将所述模拟量信号转换为数字量信号，基于所述数字量信号和所述目标转动角度之间的角度偏差以及比例积分微分控制算法，确定电压控制量；所述放大器用于对所述电压控制量进行放大，得到所述目标控制信号，并将所述目标控制信号发送至所述直流电机
。3.
根据权利要求2所述的微型总线舵机，其特征在于，所述比例积分微分控制算法为：其中，
k
p
为比例系数，
k
i
为积分系数，
k
d
为微分系数，
e(t)
为
t
时刻的角度偏差，
u(t)
为
t
时刻的电压控制量
。4.
根据权利要求1所述的微型总线舵机，其特征在于，所述驱动控制板对应的印制电路板的第一表面设有微控制单元；所述微控制单元用于：给所述信号电位器提供参考电压和直流电压；获取所述信号电位器的输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂凡，陈晔，吴青坡，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：