CN111638731B - 舵机及其控制方法、可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了舵机及其控制方法、可读存储介质，该方法包括：在舵机上电后，获取控制器发送的控制信号，并基于控制信号计算目标角度；获取舵机的当前角度，并判断舵机的当前角度和目标角度是否相等；若否，控制舵机的电机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动。通过上述方式，解决了现有技术中舵机上电复位易损坏的问题。

Description

舵机及其控制方法、可读存储介质

技术领域

本申请涉及舵机控制技术领域，特别是涉及一种舵机及其控制方法、可读存储介质。

背景技术

随着近几年自动化设备应用的拓展，舵机的需求越来越广泛，各种应用场合对舵机的控制方式都提出了更高的要求。目前的舵机，在控制转动的时候，仅仅根据控制器发送的信号驱动舵机的电机运行，实现舵机转动，当舵机转动的角度出现偏差时，无法获取舵机实际偏转角度与期望角度的角度差，因此在角度出现偏差时无法进行准确的控制。且大部分舵机在未运行状态时被外力所控制发生偏转后，易使得舵机实际偏转角度发生变化，这种情况下，当舵机上电后进行复位操作时，容易出现舵机损坏的情况。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供一种舵机及其控制方法、可读存储介质，解决现有技术中舵机上电复位易损坏的问题。

本申请采用的一种技术方案是提供一种舵机的控制方法，该方法包括：在舵机上电后，获取控制器发送的控制信号，并基于控制信号计算目标角度；获取舵机的当前角度，并判断舵机的当前角度和目标角度是否相等；若否，控制舵机的电机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动。

其中，控制舵机的电机转动至目标角度，包括：判断舵机的当前角度是否大于目标角度；若是，则控制舵机的电机正转，以转动至目标角度；若否，则控制舵机的电机反转，以转动至目标角度。

其中，控制舵机的电机转动至目标角度，包括：计算当前角度和目标角度的差值，基于差值计算出电机的转动速度；控制电机按照转动速度转动至目标角度。

其中，该方法还包括：若舵机的当前角度和目标角度相等，则控制舵机停止转动。

其中，控制舵机的电机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动，包括：获取舵机转动至目标角度时的实际角度，根据目标角度与实际角度计算得出角度差；根据角度差，控制舵机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动。

本申请采用的另一种技术方案是提供一种舵机，该舵机包括：电机；控制电路，与电机连接，用于在舵机上电后，获取控制器发送的控制信号，并基于控制信号计算目标角度，并获取舵机的当前角度，并判断舵机的当前角度和目标角度是否相等；若否，控制舵机的电机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动。

其中，控制电路还用于判断舵机的当前角度是否大于目标角度；若是，则控制舵机的电机正转，以转动至目标角度；若否，则控制舵机的电机反转，以转动至目标角度。

其中，控制电路还用于计算当前角度和目标角度的差值，基于差值计算出电机的转动速度；控制电机按照转动速度转动至目标角度。

其中，该舵机还包括电位器，与控制电路和电机连接，用于在电机转动时，向控制电路反馈电阻值；控制电路还用于在接收到反馈电阻值时，基于反馈电阻值计算电机的当前角度。

本申请采用的另一种技术方案是提供一种可读存储介质，其特征在于，可读存储介质用于存储程序数据，程序数据在被处理器执行时，用于实现上述技术方案提供的方法。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供的舵机的控制方法和舵机，通过在舵机上电后，直接获取控制器发送的控制信号，并基于控制信号计算目标角度；获取舵机的当前角度，并判断舵机的当前角度和目标角度是否相等；若否，控制舵机的电机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动，无需进行复位操作。一方面解决现有技术中舵机上电复位易损坏舵机的问题，另一方面在舵机转动过程中进行电流检测，提高舵机转动的安全性，增加舵机的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。

其中：

图1是本申请提供的舵机第一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的图1所示的结构图的组装示意图；

图3是本申请提供的舵机的控制方法第一实施例的流程示意图；

图4是本申请提供的舵机的控制方法第二实施例的流程示意图；

图5是本申请提供的可读存储介质一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1，图1是本申请提供的舵机第一实施例的结构示意图。舵机10包括外壳11、电路板12、电位器13、电机14、传动组件15和紧固件16。

其中，外壳11包括下壳体111、中壳体112和上壳体113。下壳体111、中壳体112和上壳体113通过紧固件16紧固，以形成容置墙体，用于容置电路板12、电位器13、电机14、传动组件15。

电路板12上设置有控制电路，其中，控制电路中包括控制芯片、存储介质。控制芯片与电机14和电位器13连接。

电机14的输出轴与传动组件15连接。具体地，传动组件15包括第一齿轮、第二齿轮151、第三齿轮152、第四齿轮153、第五齿轮154、第六齿轮155、轴承以及多个连接轴。其中，第一齿轮设置于电机14的输出轴，且与第二齿轮151连接。第二齿轮151与第三齿轮152连接。第三齿轮152和第五齿轮154连接，第五齿轮154和第四齿轮153连接，第四齿轮153和第六齿轮155连接。其中，第四齿轮153与电位器13连接，通过第四齿轮153的转动控制电位器13的电阻值，同时通过第四齿轮153的转动带动第六齿轮155转动，第六齿轮155连接轴承，控制外部连接机构转动。

将图1按照上述描述进行组装，得到如图2所示的结构。

电路板12上的控制电路，与所述电机连接，用于在舵机上电后，获取控制器发送的控制信号，并基于控制信号计算目标角度，并获取舵机的当前角度，并判断舵机的当前角度和目标角度是否相等；若否，控制舵机的电机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动。若电流值未超过预设电流，则继续获取下一控制信号，并对控制信号进行解析，以控制电机转动。

控制电路还用于判断舵机的当前角度是否大于所述目标角度；若是，则控制舵机的电机正转，以转动至目标角度；若否，则控制舵机的电机反转，以转动至目标角度。

控制电路还用于计算当前角度和目标角度的差值，基于差值计算出电机的转动速度；控制电机按照转动速度转动至目标角度。

电位器13与控制电路和电机连接，用于在电机转动时，向控制电路反馈电阻值；控制电路还用于在接收到反馈电阻值时，基于反馈电阻值计算电机的当前角度。

控制电路还用于获取舵机转动至目标角度时的实际角度，根据目标角度与实际角度计算得出角度差；根据角度差，控制舵机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动。

区别于现有技术的情况，本申请提供的舵机，通过控制电路获取控制器发送的控制信号，并基于控制信号计算目标角度，并获取舵机的当前角度，并判断舵机的当前角度和目标角度是否相等；若否，控制舵机的电机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动。若电流值未超过预设电流，则继续获取下一控制信号，并对控制信号进行解析，以控制电机转动。一方面解决现有技术中舵机上电复位易损坏舵机的问题，另一方面在舵机转动过程中进行电流检测，提高舵机转动的安全性，增加舵机的使用寿命。

参阅图3，图3是本申请提供的舵机的控制方法第一实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤31：获取控制器发送的控制信号，并基于控制信号计算目标角度。

舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前，飞机、潜艇模型，遥控机器人中已经得到了普遍应用。模拟舵机一般没有中央处理器，由减速速齿轮组、直流电机、角度传感器和模拟电路组成的，外部通过PWM信号控制舵机旋转的角度。而在舵机中加入了处理器的舵机为数字舵机，数字舵机区别于示例性的模拟舵机，模拟舵机需要给它不停的发送PWM信号，才能让它保持在规定的位置或者让它按照某个速度转动，数字舵机则只需要发送一次PWM信号就能保持在规定的某个位置。因此，与模拟舵机相比，数字舵机能够以更高的频率响应控制器端的信号，反应迅速，在舵机加速和减速的过程中也更为柔和，能够提供更高的精度以及更强的稳定性，并减少舵机的抖动。

可以理解，在舵机上电后，设定的预设角度根随输入信号转换的角度值变化，但不能直接等于输入信号，这样保证舵机响应速度不降低的情况下控制输出功率不会过大，使舵机不会过量发热，运行起来也更加平滑。

在舵机上电后，舵机不在进行复位操作，而是直接获取控制器发送的控制信号，并执行步骤32。

步骤32：获取舵机的当前角度，并判断舵机的当前角度和目标角度是否相等。

若不相等，则执行步骤33。若相等，控制舵机停止转动。

在一些实施例中，舵机设置有预设角度。在舵机上电后，首先获取舵机的当前角度，将预设角度设置为当前角度，则此时舵机不用进行复位操作。

在获取到控制器发送的控制信号后，对控制信号进行解析，得到控制器发送的控制信号中包含的具体指令，即目标角度。目标角度指控制器向舵机发送的要求舵机旋转的角度。在得到目标角度后，根据目标角度的数值生成相应的驱动信号，驱动信号是指向舵机的电机发送的信号，驱动信号包含电机运转的参数。驱动信号通过控制电机的启动与停止，控制电机运转的时间，进而控制舵机旋转的角度；驱动信号还能够控制电机输出的功率，电机运转带动舵机的输出轴旋转，改变电机运转的功率能够进而改变舵机输出轴旋转的速度，因此，驱动信号能够控制舵机旋转的角度与舵机旋转的速度。具有处理器将生成的驱动信号发送至舵机的电机内，电机运转能够驱动舵机的输出轴转动，实现舵机的输出轴旋转，电机根据驱动信号的指令进行运转，即能够使得舵机旋转的角度符合目标角度。

具体地，判断舵机的当前角度是否大于目标角度；若是，则控制舵机的电机正转，以转动至目标角度；若否，则控制舵机的电机反转，以转动至目标角度。

步骤33：控制舵机的电机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值。

在一些实施例中，计算当前角度和目标角度的差值，基于差值计算出电机的转动速度；控制电机按照转动速度转动至目标角度。

为了防止舵机在旋转过程中电流过大，造成电机损坏，则需要在电机转动时，获取电机的电流值。

步骤34：电流值是否超过预设电流。

若是，则执行步骤35。

步骤35：控制电机停止转动。

在一些实施例中，在舵机获取到控制信号后，将控制信号转化为驱动电机运转的驱动信号，并将驱动信号发送给舵机内的电机，以驱动电机运转，进而使舵机旋转。该方案能够将控制器发送的指令转化成电机所能够识别的驱动信号，使舵机快速响应控制器的指令，完成舵机的角度旋转。同时，通过驱动信号控制电机运转，能够准确地控制电机运转的时间和功率，使得舵机旋转的角度符合控制器发送的控制信号中包含的期望角度，增加了舵机控制的精准性。

区别于现有技术的情况，本申请的现场可编程门阵列数据处理方法，通过在舵机上电后，直接获取控制器发送的控制信号，并基于控制信号计算目标角度；获取舵机的当前角度，并判断舵机的当前角度和目标角度是否相等；若否，控制舵机的电机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动，无需进行复位操作。一方面解决现有技术中舵机上电复位易损坏舵机的问题，另一方面在舵机转动过程中进行电流检测，提高舵机转动的安全性，增加舵机的使用寿命。

参阅图4，图4是本申请提供的舵机的控制方法第二实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤41：获取控制器发送的控制信号，并基于控制信号计算目标角度。

步骤42：获取舵机的当前角度，并判断舵机的当前角度和目标角度是否相等。

步骤43：获取舵机转动至目标角度时的实际角度，根据目标角度与实际角度计算得出角度差。

在一些实施例中，舵机内部除了电位器还设置有独立的角度检测电路，角度检测电路与控制芯片相连接，能够在舵机运转时检测舵机旋转的角度。在舵机内的电机接收到驱动信号并运转时，舵机旋转过一定角度，通过角度检测电路对舵机旋转的角度进行检测，得到舵机旋转的实际角度，由于舵机内部包含驱动机构、传动机构和输出机构，在舵机内部的各个机构由于长期运转而产生磨损等损耗时，舵机实际旋转的角度与目标角度并不一致，因此，若舵机旋转的实际角度与目标角度不同，则根据实际角度与目标角度，计算出两个角度之间的差值，即角度差。需要说明的是，舵机内部的传动机构可以是减速机构，舵机电机运转在经过减速机构传动后，舵机输出轴的扭矩增大，能够在舵机的电机运转时的功率较低时提供较大扭矩，但在减速机构传动后，由于转速降低，舵机的输出轴转动的实际角度与目标角度之间不一致，也会产生角度差。

步骤44：根据角度差，控制舵机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动。

在一些实施例中，若检测到电机的电流，但是未检测到舵机角度的变化，说明舵机的电位器发生故障，无法提供转动角度，发出提醒信息，以使控制器端进行提醒。

在一些实施例中，舵机还包括检测电路，检测电路包括温度检测电路和电压检测电路，温度检测电路用于检测舵机内部的温度，处理器内部预先设置有舵机正常运行的温度范围，当处理器获取到温度检测电路检测到的舵机内部温度后，将该温度与正常的温度范围进行对比，若舵机内部温度处于正常的温度范围，则认为舵机正常运行，若舵机内部温度超出正常的温度范围，则判断舵机产生故障。同样地，电压检测电路用于检测舵机的电源电压，处理器内部预先设置有舵机正常运行的所需电源电压的范围，当处理器获取到电压检测电路检测到的舵机的电源电压后，将该电源电压与正常的电源电压范围进行对比，若舵机电源电压处于能够使舵机正常运行的电源电压的范围，则认为舵机正常运行，若舵机电源电压超出使舵机正常运行的电源电压的范围，则判断舵机产生故障。

参阅图5，图5是本申请提供的可读存储介质一实施例的结构示意图。该可读存储介质50用于存储程序数据51，程序数据51在被处理器执行时，用于实现以下方法步骤：

获取控制器发送的控制信号，并基于控制信号计算目标角度；获取舵机的当前角度，并判断舵机的当前角度和目标角度是否相等；若否，控制舵机的电机转动至目标角度，并在电机转动时，获取电机的电流值，若电流值超过预设电流，控制电机停止转动。

可以理解，程序数据51在被处理器执行时，还用于实现上述任一实施例方法。

在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的方法以及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述其他实施方式中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种舵机的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述舵机上电后，获取控制器发送的控制信号，并基于所述控制信号计算目标角度；

获取所述舵机的当前角度，并判断所述舵机的当前角度和所述目标角度是否相等；

若否，控制所述舵机的电机转动至所述目标角度，并在所述电机转动时，获取所述电机的电流值，若所述电流值超过预设电流，控制所述电机停止转动；

所述舵机设置有外壳、电路板、电位器、电机、传动组件和紧固件；

其中，所述外壳设置有下壳体、中壳体和上壳体；所述下壳体、所述中壳体和所述上壳体通过紧固件紧固，以形成容置墙体，用于容置所述电路板、所述电位器、所述电机、所述传动组件；

所述电路板上设置有控制电路，其中，所述控制电路中设置控制芯片、存储介质；所述控制芯片与所述电机和所述电位器连接；

所述电机的输出轴与所述传动组件连接，具体地，所述传动组件设置有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、轴承以及多个连接轴；其中，所述第一齿轮设置于所述电机的输出轴，且与所述第二齿轮连接；所述第二齿轮与所述第三齿轮连接；所述第三齿轮和所述第五齿轮连接，所述第五齿轮和所述第四齿轮连接，所述第四齿轮和所述第六齿轮连接；其中，所述第四齿轮与所述电位器连接，通过所述第四齿轮的转动控制所述电位器的电阻值，同时通过所述第四齿轮的转动带动所述第六齿轮转动，所述第六齿轮连接轴承，控制外部连接机构转动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述控制所述舵机的电机转动至所述目标角度，包括：

判断所述舵机的当前角度是否大于所述目标角度；

若是，则控制所述舵机的电机正转，以转动至所述目标角度；

若否，则控制所述舵机的电机反转，以转动至所述目标角度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述控制所述舵机的电机转动至所述目标角度，包括：

计算所述当前角度和所述目标角度的差值，基于所述差值计算出所述电机的转动速度；

控制所述电机按照所述转动速度转动至所述目标角度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述方法还包括：

若所述舵机的当前角度和所述目标角度相等，则控制所述舵机停止转动。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述控制所述舵机的电机转动至所述目标角度，并在所述电机转动时，获取所述电机的电流值，若所述电流值超过预设电流，控制所述电机停止转动，包括：

获取所述舵机转动至所述目标角度时的实际角度，根据所述目标角度与实际角度计算得出角度差；

根据所述角度差，控制所述舵机转动至目标角度，并在所述电机转动时，获取所述电机的电流值，若所述电流值超过预设电流，控制所述电机停止转动。

6.一种舵机，其特征在于，所述舵机包括：

外壳、电路板、电位器、电机、传动组件和紧固件；

其中，所述外壳包括下壳体、中壳体和上壳体；所述下壳体、所述中壳体和所述上壳体通过紧固件紧固，以形成容置墙体，用于容置所述电路板、所述电位器、所述电机、所述传动组件；

所述电路板上包括控制电路，其中，所述控制电路中包括控制芯片、存储介质；所述控制芯片与所述电机和所述电位器连接；

所述电机的输出轴与所述传动组件连接，具体地，所述传动组件包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、轴承以及多个连接轴；其中，所述第一齿轮位于所述电机的输出轴，且与所述第二齿轮连接；所述第二齿轮与所述第三齿轮连接；所述第三齿轮和所述第五齿轮连接，所述第五齿轮和所述第四齿轮连接，所述第四齿轮和所述第六齿轮连接；其中，所述第四齿轮与所述电位器连接，通过所述第四齿轮的转动控制所述电位器的电阻值，同时通过所述第四齿轮的转动带动所述第六齿轮转动，所述第六齿轮连接轴承，控制外部连接机构转动；

所述控制电路，与所述电机连接，用于在舵机上电后，获取控制器发送的控制信号，并基于所述控制信号计算目标角度，并获取所述舵机的当前角度，并判断所述舵机的当前角度和所述目标角度是否相等；若否，控制所述舵机的电机转动至所述目标角度，并在所述电机转动时，获取所述电机的电流值，若所述电流值超过预设电流，控制所述电机停止转动。

7.根据权利要求6所述的舵机，其特征在于，

所述控制电路还用于判断所述舵机的当前角度是否大于所述目标角度；若是，则控制所述舵机的电机正转，以转动至所述目标角度；若否，则控制所述舵机的电机反转，以转动至所述目标角度。

8.根据权利要求6所述的舵机，其特征在于，

所述控制电路还用于计算所述当前角度和所述目标角度的差值，基于所述差值计算出所述电机的转动速度；控制所述电机按照所述转动速度转动至所述目标角度。

9.根据权利要求6所述的舵机，其特征在于，所述舵机还包括电位器，与所述控制电路和所述电机连接，用于在所述电机转动时，向所述控制电路反馈电阻值；

所述控制电路还用于在接收到所述反馈电阻值时，基于所述反馈电阻值计算所述电机的当前角度。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质用于存储程序数据，所述程序数据在被处理器执行时，用于实现如权利要求1-5任一项所述的方法。

Images