WO2019024570A1

WO2019024570A1 - 一种数字舵机及其控制方法

Info

Publication number: WO2019024570A1
Application number: PCT/CN2018/087573
Authority: WO
Inventors: 王振华
Original assignee: 南京阿凡达机器人科技有限公司
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2019-02-07
Also published as: CN107253214A

Abstract

一种数字舵机及其控制方法，该数字舵机包括：舵机控制单元（5）、电机驱动模块、反馈单元、无刷电机（2）、减速机构（1）等，该数字舵机控制方法通过串行总线接收到的上位机发送的控制信息、反馈单元的反馈信息和预设控制算法计算电机控制参数，根据电机控制参数对应的控制PWM波形信号控制无刷电机（2）执行相应的转动。数字舵机及其控制方法具有标准控制模式和扩展控制模式，且采用串行通讯总线。

Description

一种数字舵机及其控制方法

本申请要求2017年07月31日提交的申请号为：201710646476.6、发明名称为“一种扩展型数码舵机及其工作方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容合并在此。

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，具体是一种数字舵机及其控制方法。

背景技术

随着自动化设备应用的飞速发展，控制领域对舵机的需求越来越广泛，越来越多的应用场合对舵机的体积、扭矩、控制方式、结构兼容性等都提出了更高的要求。传统的数字舵机和模拟舵机基本上都是采用有刷电机，这就决定了这两种舵机有如下缺点：扭矩大的舵机其体积也很大，给安装和结构布局带来更多的局限性；而体积小的舵机其扭矩却不够，其应用范围大打折扣；另外有刷电机采用碳刷换相，所以这类舵机换相时会产生火花，限制了使用范围，而且寿命短、容易损坏，增加了维护成本等。

模拟舵机的电子电路中无MCU微控制器，控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，能产生周期为20ms的脉宽位置调制(PPM)信号，其中脉冲宽度通常为0.5ms--2.5ms，相对应输出轴的位置为0----180度，呈线性变化。也就是说，给控制引脚提供一定的脉宽(TTL电平，0V/5V)，它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号它才会改变输出角度到新的对应的位置上。

由此可见，舵机是一种位置伺服的驱动器，转动范围一般不能超过180度，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的驱动当中。比方说机器人的关节控制等。随着机器人技术的发展，传统的舵机技术逐渐满足不了需求，如人形机器人要求执行单元不但能做角度转动，在某些应用场景下还需要做圆周运动等；同时，机器人多关节用到多个舵机的情况下，使得整个系统的控制及布线显得繁琐且可靠性差。在这种情况，数码舵机应运而生。

模拟舵机需要给它不停的发送20ms周期的PPM信号，才能让它匀速转动或者让它保持在规定的位置，数字舵机只需要发送一次PWM信号就能让舵机保持在规定的位置。目前市面上出现了两种类型的数字舵机，按照舵机的转动角度分为180度舵机和360度舵机。其中180度舵机兼容传统模拟舵机，它只能在0度到180度之间转动，超过这个范围，舵机就会出现堵转，轻则损坏舵机减速齿轮，重则烧坏舵机里面的电机。而360度舵机转动的方式和普通的电机类似，可以连续的转动，不过只能控制它转动的方向和速度，不能调节转动角度。数字舵机相对于传统模拟舵机有两大优势：一、因为数字舵机引入CPU的关系，数字舵机可以对输入的信号根据设定的参数进行预处理后再将动力脉冲发送到舵机马达。这意味着动力脉冲的宽度，可以根据微处理器的程序运算而调整，以适应不同的功能要求，并优化舵机的性能；二、数字舵机可以通过CPU接收比模拟舵机50Hz频率更快的PWM外部控制信号，就可以在更短的时间内分辨出PWM外部控制信号的位置信息，计算出PWM占空比的正比电压和反馈电位器的电压差值，去驱动电机动作，做舵机摇臂位置最新改变。所以说数字舵机的反应速度比模拟舵机快，加速和减速时也更迅速、更柔和；同时数字舵机提供更高的精度和更好的固定力量。

从上文可以看到，一般的数字舵机，虽然解决了传统舵机的控制问题，但其转动角度范围仍然只有180度，同时对于一台数字舵机要么是在角度可控模式(在正负90度调节或是0-180度)，要么就是电机模式(360度旋转)，二者没有得到很好的兼顾，使其在实际应用中受到很大的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数字舵机及其控制方法，该数字舵机及其控制方法同时具备标准控制模式和扩展控制模式，兼容性强，适用性广。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种数字舵机，包括：舵机控制单元；电机驱动模块，与所述舵机控制单元电连接；反馈单元，与所述舵机控制单元电连接；无刷电机，与所述电机驱动模块电连接；所述舵机控制单元通过串行总线接收上位机发送的控制信息，并根据所述控制信息、所述反馈单元的反馈信息和预设控制算法计算电机控制参数，将所述电机控制参数对应的控制PWM波形信号输出至所述电机驱动模块；所述电机驱动模块，根据接收到的控制PWM波形信号控制所述无刷电机执行相应的转动。

传统舵机每装一个电机都需要一路PPM电路单独控制，且每一个都要连接到上位机控制电路上，如果使用的舵机多则系统布线比较复杂、繁多，易造成信号干扰，稳定性较差。在上述技术方案中让舵机采用串行总线和上位机通讯连接，简化了与上位机的连接，且多个舵连到同一个上位机时，相互之间不会存在信号干扰，稳定性高。

进一步，数字舵机还包括：减速机构，与所述无刷电机的输出轴对接。

进一步，所述舵机控制单元通过串行总线接收上位机发送的控制信息，并根据所述控制信息、所述反馈单元的反馈信息和预设控制算法计算电机控制参数，将所述电机控制参数对应的控制PWM波形信号输出至所述电机驱动模块具体为：所述舵机控制单元，通过串行总线接收上位机发送的控制信息，解析所述控制信息，得到控制模式和控制参数；并根据所述控制模式、控制参数、所述反馈单元的反馈信息和预设控制算法计算电机控制参数；将所述电机控制参数对应的控制PWM波形信号输出至所述电机驱动模块。

进一步，所述舵机控制单元，解析所述控制信息，得到控制模式和控制参数具体为：所述舵机控制单元，解析所述控制信息，得到所述控制参数；当所述控制参数中的转动角度超过360度时，所述控制模式为扩展控制模式；当所述控制参数中的转动角度不超过360度时，所述控制模式为标准控制模式。

进一步，所述反馈信息包括：所述无刷电机的电机转速信息和电机位置信息；所述反馈单元包括：位置传感器，安装于所述无刷电机上，且所述位置传感器与所述舵机控制单元电连接，所述位置传感器用于将检测到的所述无刷电机的电机转速信息和电机位置信息反馈给所述舵机控制单元。

进一步，所述反馈信息包括：所述无刷电机的驱动电压和驱动电流；所述反馈单元包括：过压过流保护电路，与所述舵机控制单元电连接，用于检测所述无刷电机的驱动电压和驱动电流。

进一步，所述舵机控制单元，进一步用于当所述驱动电压超过预设电压阈值或所述驱动电流超过预设电流阈值时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块。

进一步，所述反馈信息包括：所述无刷电机的运行温度；所述反馈单元包括：温度传感器，与所述舵机控制单元电连接，用于检测所述无刷电机的运行温度。

进一步，所述舵机控制单元，进一步用于当所述运行温度超过预设温度阈值时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块。

传统舵机无温度、负载、电压、电流等反馈和保护，增加了这些保护之后，舵机使用更加安全。

本公开还提供一种数字舵机的控制方法，包括：当接收到上位机通过串行总线发送的控制信息时，解析所述控制信息，得到控制模式和控制参数；根据所述控制模式、所述控制参数、获取的反馈信息和预设控制算法，计算得到电机控制参数；将所述电机控制参数对应的控制PWM波形信号输出至电机驱动模块，控制无刷电机执行相应的转动。

进一步，所述当接收到上位机发送的控制信息时，解析所述控制信息，得到控制模式和控制参数具体为：当接收到上位机发送的控制信息时，解析所述控制信息，得到所述控制参数；当所述控制参数中的转动角度超过360度时，所述控制模式为扩展控制模式；当所述控制参数中的转动角度不超过360度时，所述控制模式为标准控制模式。

进一步，数字舵机的控制方法，还包括：当所述控制模式为标准控制模式、且接收到位置传感器发送的无刷电机转动时转动角度信息中的当前角度与所述控制参数中的转动角度相同时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使所述无刷电机停止转动。

进一步，数字舵机的控制方法，还包括：当所述控制模式为扩展控制模式时，且接收到位置传感器发送的无刷电机转动时转动角度信息中的当前角度与所述控制参数中的角度相同、所述转动角度信息中的当前圈数与所述控制参数中的圈数相同时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使所述无刷电机停止转动。

进一步，数字舵机的控制方法，还包括：当获取的无刷电机转动时的运行温度超过预设温度阈值时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使所述无刷电机停止转动。

进一步，数字舵机的控制方法，还包括：当获取的无刷电机转动时的驱动电压超过预设电压阈值，或，获取的无刷电机转动时的驱动电流超过预设电流阈值时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使所述无刷电机停止转动。

本公开的一种数字舵机及其控制方法，具有两种控制模式：标准控制模式和扩展控制模式，兼容性强，适用性广。因采用串行通讯总线，所以本公开的舵机在与上位机连接中可并联也可串联，使得接口简单，系统连线大大简化，提高了系统的可靠性。因为采用串行通讯总线连接，为模块化设计和模块化生产奠定了基础。与传统舵机相比，本公开的数字舵机单位体积的输出扭矩(即舵机扭矩/舵机体积)很大，并且转动角度范围广，应用范围广。

本公开的数字舵机，根据位置传感器检测到的转动角度值使电机的转动角度在0°-340°范围内任意停止(即标准控制模式)，也可以使电机连续转动多个360°(即扩展控制模式)，解决了现有传统的数字舵机单位体积输出扭矩小的技术问题以及无法形成闭环控制、无保护电路、控制信号和接口连线复杂、繁多、可靠性低等问题，可广泛应用于移动机器人关节自由度控制，也可以用在无人机螺旋桨驱动、控制以及航模等飞行器姿态的操控控制。

本公开的一种数字舵机及其控制方法，具有以下有益效果：

1、与传统舵机采用有刷电机相比，本发明提供的数字舵机采用无刷电机，这就使得本公开提供的数字舵机具有带载能力强，输出扭矩大，运行噪音低，寿命长等优点。

2、与传统舵机和现有技术相比，本公开提供的数字舵机集两种工作模式于一身，根据串行总线接口收到指令序列可以在标准控制模式和扩展控制模式之间任意切换，使其应用范围扩大。

3、与传统舵机和现有技术相比，本公开提供的数字舵机可根据无刷电机当前角度、转速、驱动电压、负载电流和系统温度在内的反馈信息进行无刷电机的控制，不仅在舵机内部形成了闭环控制，使得控制系统精度提高，可靠性增强，还使得舵机不至于因温度过高、负载过大和电机堵转等因素受到损坏，起到了对无刷电机的保护作用。

4、与传统舵机和现有技术相比，本公开提供的数字舵机通过串行总线与上位机进行通讯连接，使得一台上位机可以和不超过110个的本公开提供的数字舵机通讯连接，其大大简化了上位机控制电路，降低了上位机的资源占用；每个舵机可以设定不同的节点地址，多个舵机可以统一运动也可以单个独立控制；这样就会减少繁杂的布线，从而避免因布线繁琐所造成的信号干扰，稳定性差的缺陷。

附图说明

图1为本发明数字舵机原理框图；

图2为本发明数字舵机结构示意图；

图3为本发明无刷电机预设控制算法框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

下面结合附图，对本发明提出的一种数字舵机及其控制方法进行详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

本公开的一种数字舵机，其主要包括：

舵机控制单元；电机驱动模块，与舵机控制单元电连接；反馈单元，与舵机控制单元电连接；无刷电机，与电机驱动模块电连接；减速机构，与无刷电机的输出轴对接。

舵机控制单元主要包括：

1、电源管理模块，用于供电。

2、串行通讯模块，用于接收上位机的控制信息以及发送舵机的状态反馈信息(例如：正常运行、出现异常情况等)给上位机，即上位机与舵机控制单元采用串行总线方式进行通讯。在本公开中采用CAN2.0通讯接口(也可采用RS232或者RS485通讯接口)。可支持多达110个节点，也就是说一个上位机可以通过CAN总线连接多达110个舵机，舵机与上位机之间的通讯互不干扰。每个舵机可以设定不同的节点ID，在控制时，使多个舵机可以统一运动也可以单个独立控制其运动。

3、舵机控制电路，用于根据电机控制参数输出对应的控制PWM波形信号至电机驱动模块。

4、主控制器，用于根据上位机发送的控制信息、反馈单元的反馈信息和预设控制算法计算电机控制参数，让舵机控制电路根据电机控制参数输出对应的控制PWM波形信号至电机驱动模块。

预设控制算法可以采用现有的控制算法，例如：预设控制算法可以设置为CLARKE、PARK变换、PI控制算法和模式控制算法，通过这四种算法对无刷电机进行控制。

电机驱动模块：用于根据接收到的控制PWM波形信号控制无刷电机执行相应的转动。

无刷电机：本实施例中，无刷电机采用无感无刷电机，因为其具有单位体积内带载能力强，输出扭矩大，抗干扰能力强，电机转动产生的噪音小，电机寿命长等优点，另外，其换相可以通过软件进行控制，成本较有感电机低廉。优选地，采用空心杯无感无刷电机。

反馈单元：用于检测反馈信息，供舵机主控单元(的主控制器)使用。反馈信息根据反馈单元的具体设置情况决定，例如：若设置位置传感器，将其安装于无刷电机上，且位置传感器与舵机控制单元电连接，位置传感器用于将检测到的无刷电机的电机转速信息和电机位置信息反馈给舵机控制单元，实现闭环控制。若设置了位置传感器，那反馈信息包括：无刷电机的电机位置信息、电机转速信息；位置信息包括：无刷电机的转动角度信息(例如：当前角度、旋转的圈数)、转向等。

减速机构：减速装置采用高精度、多级大减速比的减速机构，可将电机输出扭矩增加几百倍。达到将电机的高转速、低扭矩输出转化为低转速、高扭矩输出的目的。

本实施例中，舵机和上位机通过串行总线进行通讯，简化了舵机与上位机的连接方式，多个舵机之间的通讯不会互相干扰，稳定性较高。且在控制过程中引入反馈信息，使舵机的控制更好。

在本公开的另一个实施例中，如图1所示，一种数字舵机，其主要包括：

反馈单元包括：

位置传感器，安装于无刷电机上，且位置传感器与舵机控制单元电连接，位置传感器用于将检测到的无刷电机的电机转速信息和电机位置信息以设置的频率反馈给舵机控制单元。反馈信息包括：无刷电机的电机转速信息和电机位置信息。

与传统的根据限位机械来检测电机的转动角度相比，本实施例利用位置传感器来检测无刷电机的转动角度，并将其反馈给舵机控制单元，形成闭环控制，使舵机控制单元可以实现对无刷电机的标准控制(例如：0-340度范围内的任意角度转动)，同时也可以实现对无刷电机的扩展控制(转N圈又几度，例如：转3圈又30度＝3*360+30＝1110度)，控制方式更多样化。

反馈单元还可以包括：温度传感器，与舵机控制单元电连接，用于检测无刷电机的运行温度。

温度传感器的设置主要是为了确认舵机是不是过热，基于舵机的结构，可以不将温度传感器安装于无刷电机，直接将温度传感器与舵机控制单元电连接，从而将温度传感器采集到的温度作为判断无刷电机是否过热的指标。

反馈单元还可以包括：过压过流保护电路，与舵机控制单元电连接，用于检测无刷电机的驱动电压和驱动电流。

考虑到过压或过流也会对无刷电机造成损坏，因此，可以将过压过流保护电路加入反馈单元，使电机不会因为负载过大等因素造成损坏。

舵机部分结构的具体安装位置可以参考图2：舵机控制单元5、过流过压保护电路4，位置传感器3，无刷电机2和减速机构1(即速齿轮组及输出装置)采用分层叠加的方式连接，以满足结构和空间的需求。

控制方式为：

1、舵机控制单元通过串行总线接收上位机发送的控制信息，解析控制信息，得到控制模式和控制参数。上位机以指令序列的方式发送控制信息，解析后得到控制参数，可以根据控制参数中需要无刷电机转动的转动角度来确认控制模式。

当控制参数中的转动角度超过360度时，控制模式为扩展控制模式；当控制参数中的转动角度不超过360度时，控制模式为标准控制模式。

2、舵机控制单元根据控制模式、控制参数、反馈单元的反馈信息和预设控制算法对无刷电机进行控制。预设控制算法包括：舵机控制算法(例如：CLARKE、PARK变换、PI控制算法)和模式控制算法。反馈信息包括：无刷电机的电机转速信息、电机位置信息、运行温度、驱动电压和驱动电流。在计算电机控制参数时，需要对上述各信息综合考虑。

例如：若运行温度不超过预设温度阈值、驱动电压不超过预设电压阈值、且驱动电流也不超过预设电流阈值，则根据舵机控制算法和控制参数计算得到驱动无刷电动转动的电机控制参数，使无刷电机旋转到控制参数中的转动角度为止。

3、舵机控制单元将电机控制参数对应的控制PWM波形信号输出至电机驱动模块。

需要注意的是，在根据位置传感器判断无刷电机停止时不同控制模式的计算方式不同。

当控制模式为标准控制模式、且位置传感器反馈的电机位置信息中转动角度信息中的当前角度与控制参数中的转动角度相同时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使无刷电机停止转动。

当控制模式为扩展控制模式时，且转动角度信息中的当前角度与控制参数中的角度相同、转动角度信息中的当前圈数与控制参数中的圈数相同时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使无刷电机停止转动。当然，若根据反馈的电机转速信息发现无刷电机堵转时，也可以停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使无刷电机停止转动。

另外，在无刷电机转动时，舵机控制单元会以预设频率读取运行温度、驱动电流和驱动电压，当运行温度超过预设温度阈值，或，驱动电压超过预设电压阈值，或，驱动电流超过预设电流阈值时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使无刷电机停止转动。

本实施例提供的舵机可根据无刷电机的电机转速信息、电机位置信息、驱动电压、驱动电流和运行温度在内的反馈信息进行无刷电机的控制，不仅在舵机内部形成了闭环控制，使得控制系统精度提高，可靠性增强，还使得舵机不至于因温度过高、负载过大和电机堵转等因素受到损坏，起到了对无刷电机的保护作用。

在实际使用时，可以采用芯片TMS320F28069M作为舵机控制板的主控制器，舵机控制板上包含电机驱动模块、串行通讯模块、传感器反馈电路模块(例如：位置传感器、温度传感器)以及过压过流保护电路等。由于结构和空间需求，舵机控制板采用分层叠加的方式制作。另外芯片TMS320F28069M内部FLASH中烧写有预设控制算法及通讯程序等。其接收上位机的控制信息以及运行温度、驱动电压、驱动电流、电机位置信息、电机转速信息等反馈信息，并根据控制信息和反馈信息计算电机控制参数，然后将控制参数输出至电机驱动电路，控制无刷电机按标准控制模式转动到某一角度或者按扩展控制模式控制电机连续转动多少圈又多少度。

一种数字舵机的控制方法，包括以下步骤：

1)舵机控制单元收到上位机通过串行总线发来的控制信息(比如：指令序列)，对其解析，得到控制参数(如：舵机的转动方向、转动速度和转动角度)，并解析出是标准控制模式还是扩展控制模式，从而使舵机可以根据上位机发来的“指令序列”工作。控制舵机动作的指令序列可以参考下表一：

表一

Command------命令字(可以“命令”舵机按指令序列动作，可以“命令”舵机返回自身的运行状态，也可以下发“参数”让舵机按此“参数”进行校准等)

Dir----命令电机转动方向(正传或反转)

Analog-----转动角度(0—340度或者XXX圈又XXX度)

Speed------让电机以speed转/min转动。

Crc-------Byte1到Byte8的校验和。

整个指令序列可以理解为：上位机让舵机以Speed速度按Dir方向转动Analog度。

2)舵机控制单元根据获取的反馈信息，依照预设控制算法计算电机控制参数。例如：根据反馈信息、控制模式和控制参数，依照图三进行CLARKE、PARK变换和PI控制算法等计算电机控制参数。

4)舵机控制单元将电机控制参数对应的控制PWM波形信号发送给电机驱动模块，使电机驱动模块根据接收到PWM波形，控制无刷电机执行相应的转动(例如：按照指定的速度、方向转动)。

在本公开的另一个实施例中，一种舵机的控制方法，包括：

1)当接收到上位机通过串行总线发送的控制信息时，解析控制信息，得到控制模式和控制参数。

控制模式的具体判断方式为：

2)根据控制模式、控制参数、获取的反馈信息和预设控制算法，计算得到电机控制参数。

3)将电机控制参数对应的控制PWM波形信号输出至电机驱动模块，控制无刷电机执行相应的转动。

反馈信息包括：无刷电机的电机转速信息、电机位置信息、运行温度、驱动电压和驱动电流。在计算电机控制参数时，需要对上述各信息综合考虑。

在控制无刷电机旋转到控制参数中的转动角度时，不同的控制模式，会有不同的计算方式。

例如：

当无刷电机转动时，接收位置传感器发送的无刷电机的转动角度信息。

当控制模式为标准控制模式、且接收的转动角度信息中的当前角度与控制参数中的转动角度相同时，认为无刷电机旋转到了控制参数中的转动角度，因此，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使无刷电机停止转动。

当控制模式为扩展控制模式时，且接收的转动角度信息中的当前角度与控制参数中的角度相同、转动角度信息中的当前圈数与控制参数中的圈数相同时，认为无刷电机旋转到了控制参数中的转动角度，因此，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使无刷电机停止转动。

当然，若根据反馈的电机转速信息发现无刷电机堵转时，也可以停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使无刷电机停止转动。

基于对本发明优选实施方式的描述，应该清楚，由所附的权利要求书所限定的本发明并不仅仅局限于上面说明书中所阐述的特定细节，未脱离本发明宗旨或范围的对本发明的许多显而易见的改变同样可能达到本发明的目的，这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims

一种数字舵机，其特征在于，包括：

舵机控制单元；

电机驱动模块，与所述舵机控制单元电连接；

反馈单元，与所述舵机控制单元电连接；

无刷电机，与所述电机驱动模块电连接；

所述舵机控制单元通过串行总线接收上位机发送的控制信息，并根据所述控制信息、所述反馈单元的反馈信息和预设控制算法计算电机控制参数，将所述电机控制参数对应的控制PWM波形信号输出至所述电机驱动模块；

所述电机驱动模块，根据接收到的控制PWM波形信号控制所述无刷电机执行相应的转动。
如权利要求1所述的数字舵机，其特征在于，所述舵机控制单元通过串行总线接收上位机发送的控制信息，并根据所述控制信息、所述反馈单元的反馈信息和预设控制算法计算电机控制参数，将所述电机控制参数对应的控制PWM波形信号输出至所述电机驱动模块具体为：

所述舵机控制单元，通过串行总线接收上位机发送的控制信息，解析所述控制信息，得到控制模式和控制参数；

并根据所述控制模式、控制参数、所述反馈单元的反馈信息和预设控制算法计算电机控制参数；

将所述电机控制参数对应的控制PWM波形信号输出至所述电机驱动模块。
如权利要求2所述的数字舵机，其特征在于，所述舵机控制单元，解析所述控制信息，得到控制模式和控制参数具体为：

所述舵机控制单元，解析所述控制信息，得到所述控制参数；当所述控制参数中的转动角度超过360度时，所述控制模式为扩展控制模式；当所述控制参数中的转动角度不超过360度时，所述控制模式为标准控制模式。
如权利要求1所述的数字舵机，其特征在于：

所述反馈信息包括：所述无刷电机的电机转速信息和电机位置信息；

所述反馈单元包括：

位置传感器，安装于所述无刷电机上，且所述位置传感器与所述舵机控制单元电连接，所述位置传感器用于将检测到的所述无刷电机的电机转速信息和电机位置信息反馈给所述舵机控制单元。
如权利要求1所述的数字舵机，其特征在于：

所述反馈信息包括：所述无刷电机的运行温度；

所述反馈单元包括：

温度传感器，与所述舵机控制单元电连接，用于检测所述无刷电机的运行温度。
如权利要求5所述的数字舵机，其特征在于：

所述舵机控制单元，进一步用于当所述运行温度超过预设温度阈值时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块。
如权利要求1所述的数字舵机，其特征在于：

所述反馈信息包括：所述无刷电机的驱动电压和驱动电流；

所述反馈单元包括：

过压过流保护电路，与所述舵机控制单元电连接，用于检测所述无刷电机的驱动电压和驱动电流。
如权利要求7所述的数字舵机，其特征在于：

所述舵机控制单元，进一步用于当所述驱动电压超过预设电压阈值或所述驱动电流超过预设电流阈值时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块。
如权利要求1所述的数字舵机，其特征在于，还包括：

减速机构，与所述无刷电机的输出轴对接。
一种数字舵机的控制方法，其特征在于，包括：

当接收到上位机通过串行总线发送的控制信息时，解析所述控制信息，得到控制模式和控制参数；

根据所述控制模式、所述控制参数、获取的反馈信息和预设控制算法，计算得到电机控制参数；

将所述电机控制参数对应的控制PWM波形信号输出至电机驱动模块，控制无刷电机执行相应的转动。
如权利要求10所述的数字舵机的控制方法，其特征在于，所述当接收到上位机发送的控制信息时，解析所述控制信息，得到控制模式和控制参数具体为：

当接收到上位机发送的控制信息时，解析所述控制信息，得到所述控制参数；

当所述控制参数中的转动角度超过360度时，所述控制模式为扩展控制模式；

当所述控制参数中的转动角度不超过360度时，所述控制模式为标准控制模式。
如权利要求10所述的数字舵机的控制方法，其特征在于，还包括：

当所述控制模式为标准控制模式、且接收到位置传感器发送的无刷电机转动时转动角度信息中的当前角度与所述控制参数中的转动角度相同时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使所述无刷电机停止转动。
如权利要求10所述的数字舵机的控制方法，其特征在于，还包括：

当所述控制模式为扩展控制模式时，且接收到位置传感器发送的无刷电机转动时转动角度信息中的当前角度与所述控制参数中的角度相同、所述转动角度信息中的当前圈数与所述控制参数中的圈数相同时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使所述无刷电机停止转动。
如权利要求10所述的数字舵机的控制方法，其特征在于，还包括：

当获取的无刷电机转动时的运行温度超过预设温度阈值时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使所述无刷电机停止转动。
如权利要求10所述的数字舵机的控制方法，其特征在于，还包括：

当获取的无刷电机转动时的驱动电压超过预设电压阈值，或，获取的无刷电机转动时的驱动电流超过预设电流阈值时，停止输出控制PWM波形信号至电机驱动模块，使所述无刷电机停止转动。