CN109921383A - 舵机的控制方法及舵机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舵机的控制方法及舵机，舵机的额定供电电流为I₀，舵机的实际供电电流为I_i，舵机控制方法包括：离合器处于第一状态，启动驱动组件，电流检测组件实时检测实际供电电流I_i，且判断实际供电电流I_i是否大于额定供电电流I₀；当实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时，使离合器切换至第二状态；当电流检测组件检测到实际供电电流I_i≤额定供电电流I₀时，驱动组件继续工作，离合器保持第一状态。根据本发明的舵机的控制方法，避免了舵机发生堵转现象，同时避免了驱动组件的损耗，起到保护驱动组件的作用。

Description

舵机的控制方法及舵机

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种舵机的控制方法及舵机。

背景技术

舵机也称为伺服电机，是实现转向功能的主要部件，因此舵机常应用在机器人领域。机器人在运行过程中，由舵机控制的手臂或腿部等有时会受到机械的或人为的外力阻碍，从而出现“堵转”现象，即电机在转速为零时、仍然输出扭矩。发生堵转时，舵机的电流较大、可达其额定电流的7倍，因此堵转时间稍长就容易烧坏舵机。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种舵机的控制方法，所述舵机可以避免堵转现象，同时保护了舵机的部件。

本发明还提出一种舵机，其控制方法采用上述的舵机的控制方法。

根据本发明第一方面实施例的舵机的控制方法，所述舵机包括：驱动组件；执行组件；用于实时检测所述舵机的实际供电电流的电流检测组件；和离合器，所述离合器连接在所述驱动组件和所述执行组件之间，所述离合器具有第一状态和第二状态，当所述离合器处于所述第一状态时，所述离合器将所述驱动组件的动力传递至所述执行组件；当所述离合器处于所述第二状态时，所述离合器中断动力传递；所述舵机的额定供电电流为I₀，所述舵机的实际供电电流为I_i，所述控制方法包括：所述离合器处于所述第一状态，启动所述驱动组件，所述电流检测组件实时检测所述实际供电电流I_i，且判断所述实际供电电流I_i是否大于所述额定供电电流I₀；当所述实际供电电流I_i＞所述额定供电电流I₀时，使所述离合器切换至所述第二状态；当所述电流检测组件检测到所述实际供电电流I_i≤所述额定供电电流I₀时，所述驱动组件继续工作，所述离合器保持所述第一状态。

根据本发明实施例的舵机的控制方法，通过控制驱动组件和执行组件之间的离合器的状态，使得实际供电电流I_i≤额定供电电流I₀时、离合器保持第一状态以将驱动组件的动力传递至执行组件，实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时、离合器切换至第二状态以中断动力传递，使得驱动组件的动力无法传递至执行组件，从而在保证舵机可以正常运行的前提下、避免了舵机发生堵转现象，同时避免了驱动组件的损耗，起到保护驱动组件的作用，而且无需切断驱动组件的动力源，避免了频繁切断、接通驱动组件的动力源而影响驱动组件的运行可靠性。

根据本发明的一些实施例，当所述实际供电电流I_i＞所述额定供电电流I₀时，使所述离合器切换至所述第二状态，经过第一预定时间t₁后，所述驱动组件停止工作。

根据本发明的一些实施例，在所述第一预定时间t₁的时间段内t₃时刻后,使所述离合器切换至所述第一状态，所述电流检测组件实时检测所述实际供电电流I_i，且判断所述实际供电电流I_i是否大于所述额定供电电流I₀，当所述电流检测组件检测到的电流I_i≤I₀时，所述驱动组件继续工作，所述离合器保持所述第一状态；当所述电流检测组件检测到的电流I_i＞I₀时，且所述第一预定时间t₁期满后，所述驱动组件停止工作。

根据本发明的一些实施例，当所述实际供电电流I_i＞所述额定供电电流I₀时，使所述离合器切换至所述第二状态，经过第二预定时间t₂后，使所述离合器切换至所述第一状态，启动所述驱动组件，所述电流检测组件实时检测所述实际供电电流I_i，且判断所述实际供电电流I_i是否大于所述额定供电电流I₀；当所述实际供电电流I_i＞所述额定供电电流I₀时，使所述离合器切换至所述第二状态；当所述电流检测组件检测到所述实际供电电流I_i≤所述额定供电电流I₀时，所述驱动组件继续工作，所述离合器保持所述第一状态。

根据本发明的一些实施例，所述第二预定时间t₂为2-6秒。

根据本发明的一些实施例，所述舵机还包括报警组件，当所述离合器处于所述第二状态时，所述报警组件报警。

根据本发明的一些实施例，所述报警组件为蜂鸣器或灯光组件。

根据本发明的一些实施例，所述舵机还包括位置传感器，所述位置传感器用于实时检测所述执行组件的位置。

根据本发明的一些实施例，所述位置传感器为角度传感器。

根据本发明第二方面实施例的舵机，所述舵机的控制方法为根据本发明上述第一方面实施例的舵机的控制方法。

根据本发明实施例的舵机，其控制方法采用上述的舵机的控制方法，可以避免舵机发生堵转现象，同时避免了驱动组件的损耗，起到保护驱动组件的作用，而且无需切断驱动组件的动力源，避免了频繁切断、接通驱动组件的动力源而影响驱动组件的运行可靠性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例一的舵机的控制方法流程图；

图2是根据本发明实施例二的舵机的控制方法流程图；

图3是根据本发明实施例三的舵机的控制方法流程图；

图4是根据本发明实施例四的舵机的控制方法流程图；

图5是根据本发明实施例五的舵机的控制方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图5描述根据本发明第一方面实施例的舵机的控制方法。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的舵机的控制方法，舵机包括驱动组件、执行组件、电流检测组件和离合器。

电流检测组件用于实时检测舵机的实际供电电流，离合器连接在驱动组件和执行组件之间，离合器具有第一状态和第二状态，当离合器处于第一状态时，离合器将驱动组件的动力传递至执行组件；当离合器处于第二状态时，离合器中断动力传递。

舵机的额定供电电流为I₀，舵机的实际供电电流为I_i，控制方法包括：离合器处于第一状态，启动驱动组件，电流检测组件实时检测实际供电电流I_i，且判断实际供电电流I_i是否大于额定供电电流I₀；当实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时，使离合器切换至第二状态；当电流检测组件检测到实际供电电流I_i≤额定供电电流I₀时，驱动组件继续工作，离合器保持第一状态。

具体而言，初始状态下、离合器可以处于第一状态，此时启动驱动组件，驱动组件产生动力，并通过离合器将上述动力传递至执行组件，使得执行组件进行相应的操作，在此过程中，电流检测组件可以实时检测舵机的实际供电电流I_i并判断实际供电电流I_i与额定供电电流I₀之间的大小关系。

当舵机出现故障、例如执行组件受到机械或人为的外力阻碍时，电流检测组件可以检测到实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀，此时离合器由第一状态切换至第二状态，此时驱动组件的动力无法通过离合器传递至执行组件，也就是说，驱动组件无法通过离合器对执行组件产生驱动力或者执行组件没有通过离合器对驱动组件产生阻力，执行组件停止操作，避免了机械或人为的外力阻碍通过执行组件传递至驱动组件上，从而避免了舵机发生堵转现象，同时避免了驱动组件在上述外力阻碍作用下发生损耗，起到保护驱动组件的作用。

当舵机正常运行时，电流检测组件可以检测到实际供电电流I_i≤额定供电电流I₀，此时离合器仍保持第一状态，此时驱动组件的动力可以通过离合器传递至执行组件，也就是说，驱动组件通过离合器对执行组件产生有驱动力以驱动执行组件进行相应的操作，从而舵机可以保持正常运行。

根据本发明实施例的舵机的控制方法，通过控制驱动组件和执行组件之间的离合器的状态，使得实际供电电流I_i≤额定供电电流I₀时、离合器保持第一状态以将驱动组件的动力传递至执行组件，实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时、离合器切换至第二状态以中断动力传递，使得驱动组件的动力无法传递至执行组件，从而在保证舵机可以正常运行的前提下、避免了舵机发生堵转现象，同时避免了驱动组件的损耗，起到保护驱动组件的作用，而且无需切断驱动组件的动力源，避免了频繁切断、接通驱动组件的动力源而影响驱动组件的运行可靠性。

在本发明的一些可选实施例中，当实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时，使离合器切换至第二状态，经过第一预定时间t₁后，驱动组件停止工作。也就是说，当舵机出现故障、例如执行组件受到机械或人为的外力阻碍时，电流检测组件检测到实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀，离合器由第一状态切换至第二状态以中断驱动组件和执行组件之间的动力传递，自此经过第一预定时间t₁后，驱动组件停止运行，例如舵机可以切断驱动组件的动力源，从而可以降低舵机的能源消耗，降低舵机的使用成本。

可以理解的是，第一预定时间t₁可以根据实际情况具体设置。

进一步可选地，在第一预定时间t₁的时间段内t₃时刻后,使离合器切换至第一状态，电流检测组件实时检测实际供电电流I_i，且判断实际供电电流I_i是否大于额定供电电流I₀，当电流检测组件检测到的电流I_i≤I₀时，驱动组件继续工作，离合器保持第一状态；当电流检测组件检测到的电流I_i＞I₀时，且第一预定时间t₁期满后，驱动组件停止工作。

具体而言，自离合器由第一状态切换至第二状态以进入第一预定时间t₁的时间段开始，到t₃时刻后，离合器重新由第二状态切换至第一状态，此时当故障排除、例如撤销外力阻碍时，电流检测组件检测到的电流I_i≤I₀，离合器保持在第一状态以驱动组件的动力传递至执行组件，舵机正常运行；当故障仍然存在、例如执行组件仍受到外力阻碍时，电流检测组件检测到的电流I_i＞I₀，离合器再次由第一状态切换至第二状态，并保持在第二状态直至第一预定时间t₁期满，此时驱动组件停止运行。由此，在舵机发生故障且在一定时间段内又排除故障后、无需用户重新启动驱动组件，从而提高了舵机的智能化程度，极大地方便了用户。

可以理解的是，t₃可以小于第一预定时间t₁。

在本发明的一些可选实施例中，当实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时，使离合器切换至第二状态，经过第二预定时间t₂后，使离合器自第二状态切换至第一状态，启动驱动组件，电流检测组件实时检测实际供电电流I_i，且判断实际供电电流I_i是否大于额定供电电流I₀。当实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时，使离合器由第一状态再次切换至第二状态；当电流检测组件检测到实际供电电流I_i≤额定供电电流I₀时，驱动组件继续工作，离合器保持第一状态。由此，在舵机发生故障且在一定时间段内又排除故障后、无需用户重新启动驱动组件，同样提高了舵机的智能化程度，极大地方便了用户。

其中，第二预定时间t₂可以为2-6秒，例如，第二预定时间t₂可选为3秒，但不限于此。

在本发明的进一步实施例中，舵机还包括报警组件，当离合器处于第二状态时，报警组件报警，从而可以提示用户进行相应的操作，例如用户可以查看执行组件是否受到外力阻碍等以便于进一步操作，进而在用户排除故障后、舵机可以继续正常运行，使得人机交互方式更加友好。

可选地，报警组件为蜂鸣器或灯光组件，但不限于此。当报警组件为蜂鸣器时，离合器切换至第二状态可以触发蜂鸣器发出声音信号，用户可以根据蜂鸣器的声音信号判断舵机出现故障，以提示用户进行进一步操作，例如用户可以查看舵机以排除故障；当报警组件为灯光组件时，离合器切换至第二装置可以触发灯光组件发出光信号，用户可以根据灯光组件发光来判断舵机出现故障，以提示用户进行进一步操作以排除故障。其中灯管组件可选为指示灯等。

具体地，舵机还包括位置传感器，位置传感器用于实时检测执行组件的位置，以便于驱动组件能更好地驱动执行组件。

可选地，位置传感器为角度传感器以实时检测执行组件的角度，例如位置传感器为ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)传感器。

根据本发明第二方面实施例的舵机，舵机的控制方法为根据本发明上述第一方面实施例的舵机的控制方法。

根据本发明实施例的舵机，其控制方法采用上述的舵机的控制方法，可以避免舵机发生堵转现象，同时避免了驱动组件的损耗，起到保护驱动组件的作用，而且无需切断驱动组件的动力源，避免了频繁切断、接通驱动组件的动力源而影响驱动组件的运行可靠性。

根据本发明实施例的舵机的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

下面参考图1-图5以五个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的舵机的控制方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

实施例一

在本实施例中，舵机包括驱动组件、执行组件、电流检测组件和离合器，电流检测组件用于实时检测舵机的实际供电电流，离合器连接在驱动组件和执行组件之间，离合器具有第一状态和第二状态，当离合器处于第一状态时，离合器将驱动组件的动力传递至执行组件；当离合器处于第二状态时，离合器中断动力传递。其中，舵机的额定供电电流为I₀，舵机的实际供电电流为I_i。

进一步地，驱动组件为马达、例如电机，执行组件为摇臂、例如机器人的摇臂，离合器连接在马达和摇臂之间，马达上设有驱动齿轮以通过离合器驱动摇臂运动。

如图1所示，舵机的控制方法包括：离合器处于第一状态，启动驱动组件，电流检测组件实时检测实际供电电流I_i，且判断实际供电电流I_i是否大于额定供电电流I₀。当实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时，使离合器由第一状态切换至第二状态，此时驱动齿轮打滑、处于空转状态，无法将其动力通过离合器传递至摇臂；当电流检测组件检测到实际供电电流I_i≤额定供电电流I₀时，驱动组件继续工作，离合器保持第一状态。由此，避免了舵机发生堵转现象，同时避免了驱动组件在上述外力阻碍作用下发生损耗，起到保护驱动组件的作用。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：舵机还包括报警组件。当离合器处于第二状态时，可以触发报警组件报警，以提示用户进行相应的操作以排除故障。

实施例三

如图3示，本实施例与实施例二的不同之处在于：当实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时，使离合器切换至第二状态，经过第一预定时间t₁后，驱动组件停止工作，例如驱动组件为马达，舵机可以通过单片机控制驱动模块停止对马达的供电以使马达停止运行。

当马达断电后，可以经过一定时间、例如3秒，舵机可以通过单片机控制驱动模块重新对马达供电，并使离合器切换至第一状态，此时舵机可以正常运行以对外界进行动力输出。

实施例四

如图4所示，本实施例与实施例三的不同之处在于：在第一预定时间t₁的时间段内t₃时刻后,使离合器由第二状态切换至第一状态，电流检测组件实时检测实际供电电流I_i，且判断实际供电电流I_i是否大于额定供电电流I₀，当电流检测组件检测到的电流I_i≤I₀时，驱动组件继续工作，离合器保持第一状态；当电流检测组件检测到的电流I_i＞I₀时，离合器再次由第一状态切换至第二状态，并保持在第二状态直至第一预定时间t₁期满，驱动组件停止工作。

实施例五

如图5所示，本实施例与实施例二的不同之处在于：当实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时，使离合器切换至第二状态，经过第二预定时间t₂后，使离合器切换至第一状态，启动驱动组件，电流检测组件实时检测实际供电电流I_i，且判断实际供电电流I_i是否大于额定供电电流I₀。当实际供电电流I_i＞额定供电电流I₀时，使离合器有第一状态再次切换至第二状态；当电流检测组件检测到实际供电电流I_i≤额定供电电流I₀时，驱动组件继续工作，离合器保持第一状态。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种舵机的控制方法，其特征在于，所述舵机包括：

驱动组件；

执行组件；

用于实时检测所述舵机的实际供电电流的电流检测组件；和

离合器，所述离合器连接在所述驱动组件和所述执行组件之间，所述离合器具有第一状态和第二状态，当所述离合器处于所述第一状态时，所述离合器将所述驱动组件的动力传递至所述执行组件；当所述离合器处于所述第二状态时，所述离合器中断动力传递；

所述舵机的额定供电电流为I₀，所述舵机的实际供电电流为I_i，所述控制方法包括：

所述离合器处于所述第一状态，启动所述驱动组件，所述电流检测组件实时检测所述实际供电电流I_i，且判断所述实际供电电流I_i是否大于所述额定供电电流I₀；

当所述实际供电电流I_i＞所述额定供电电流I₀时，使所述离合器切换至所述第二状态；当所述电流检测组件检测到所述实际供电电流I_i≤所述额定供电电流I₀时，所述驱动组件继续工作，所述离合器保持所述第一状态。

2.根据权利要求1所述的舵机的控制方法，其特征在于，当所述实际供电电流I_i＞所述额定供电电流I₀时，使所述离合器切换至所述第二状态，经过第一预定时间t₁后，所述驱动组件停止工作。

3.根据权利要求2所述的舵机的控制方法，其特征在于，在所述第一预定时间t₁的时间段内t₃时刻后,使所述离合器切换至所述第一状态，所述电流检测组件实时检测所述实际供电电流I_i，且判断所述实际供电电流I_i是否大于所述额定供电电流I₀，

当所述电流检测组件检测到的电流I_i≤I₀时，所述驱动组件继续工作，所述离合器保持所述第一状态；

当所述电流检测组件检测到的电流I_i＞I₀时，且所述第一预定时间t₁期满后，所述驱动组件停止工作。

4.根据权利要求1所述的舵机的控制方法，其特征在于，当所述实际供电电流I_i＞所述额定供电电流I₀时，使所述离合器切换至所述第二状态，经过第二预定时间t₂后，使所述离合器切换至所述第一状态，启动所述驱动组件，所述电流检测组件实时检测所述实际供电电流I_i，且判断所述实际供电电流I_i是否大于所述额定供电电流I₀；

当所述实际供电电流I_i＞所述额定供电电流I₀时，使所述离合器切换至所述第二状态；当所述电流检测组件检测到所述实际供电电流I_i≤所述额定供电电流I₀时，所述驱动组件继续工作，所述离合器保持所述第一状态。

5.根据权利要求4所述的舵机的控制方法，其特征在于，所述第二预定时间t₂为2-6秒。

6.根据权利要求1所述的舵机的控制方法，其特征在于，所述舵机还包括报警组件，当所述离合器处于所述第二状态时，所述报警组件报警。

7.根据权利要求5所述的舵机的控制方法，其特征在于，所述报警组件为蜂鸣器或灯光组件。

8.根据权利要求1所述的舵机的控制方法，其特征在于，所述舵机还包括位置传感器，所述位置传感器用于实时检测所述执行组件的位置。

9.根据权利要求8所述的舵机的控制方法，其特征在于，所述位置传感器为角度传感器。

10.一种舵机，其特征在于，所述舵机的控制方法为根据权利要求1-9中任一项所述的舵机的控制方法。