舵机控制小车转向的那些事
在东莞伟创动力工作的这些年里，我目睹了众多关于舵机控制小车转向的实例。坦白讲，这事看似简单，实则复杂得让人头疼。今天，我就来和大家探讨一下，如何让舵机乖乖地听从指挥，精确地控制小车的转向角度。
舵机选型是关键
选择合适的舵机意味着已经迈出了成功的一半。经过我们的测试，不同扭矩的舵机在转向效果上有着极大的差异。2kg以下的小扭矩舵机在转向时显得力不从心；而515kg中等扭矩的舵机，转向则显得更为稳定。曾有一位客户坚持使用微型舵机来控制大型车辆，结果转向时就像喝醉酒一样不稳定，最终不得不更换为更大扭矩的舵机。
转向的幅度也要纳入考量。通常情况下，180°的舵机使用得较多伟创动力，但在某些特定场合舵机厂家伟创动力，可能需要用到270°甚至360°的舵机。例如，我们曾为某个扫地机器人项目量身定制了360°的无缝旋转舵机，它的转向非常灵活，客户对此非常满意。
PWM信号控制
PWM信号对舵机而言，就如同其脑电波。标准舵机对50Hz的PWM信号有需求，脉冲宽度需在0.5至2.5毫秒的范围内变动。其中，1.5毫秒代表中位，而2.5毫秒则对应最大角度。这一参数精确调整，稍有偏差，转向角度就会有所偏差。
这里有个小窍门可以告诉大家：用示波器观察PWM波形非常直观易懂。在调试过程中，我们发现信号抖动会引起转向不稳定，后来通过添加滤波电路问题得到了解决。此外，信号线最好选用屏蔽线，这样可以大大减少干扰。
机械结构设计
转向机构的机械设计对效果有着重要影响。曾经遇到过转向虚位较大的问题，经过检查发现是连杆间的间隙过大。于是舵机品牌伟创动力，我们改用了球头连接，这样虚位就小了很多。此外，转向连杆的长度比例也十分关键，过长会导致转向速度慢，过短则扭矩不足。
还有一个普遍问题需要注意：那就是舵机的安装位置。通常来说，将舵机安装在车体中央可以使转向更为直接，然而，某些设计考虑到平衡重量的原因，会将舵机放置在边缘。在这种情况下，我们精确计算力臂的长度，否则转向可能会要么过于沉重，要么过于轻盈。
减速齿轮组
转向速度与扭矩受减速比影响。经过测试，减速比为1:50时，转向较为平稳，但响应速度略慢；而1:30的减速比则响应迅速，但需要较大的舵机扭矩。塑料齿轮价格低廉，但易损坏；金属齿轮则耐用性强，但价格较高。选择时应考虑使用频率。
齿轮间的距离不容忽视。若过大，转向时会出现明显的空转现象；若过小，则容易发生卡顿。曾有一位客户的产品就出现过卡死的情况，经过拆解发现，问题出在齿轮的加工精度不足。更换了我们提供的精密齿轮组后，问题便得到了解决。
防水防尘处理
户外活动的小车，其舵机具备防水功能。我们曾研发过符合IP67防水标准的舵机，即便浸泡在水中也能正常运作。舵机的密封圈需选用耐候性强的材料，普通的橡胶容易老化。此外，轴承还应具备防锈性能，以免在转向时发出刺耳的噪音。
粉尘问题确实棘手。曾经有客户反映舵机转动不顺畅，拆开一看，齿轮里满是灰尘。于是我们给齿轮箱增设了迷宫式密封，这样一来，粉尘便无法进入。
软件
硬件虽佳，但软件亦不可或缺。为此，我们研制了转向角度的补偿，此能自动校正机械上的误差。此外，我们还加入了缓启动特性，使得车辆在转向时不会突然产生“咯噔”声，驾驶体验更为流畅。
PID参数调整是一门技术活。P值过高时，转向会显得不稳定，过低则响应迟缓；I值有助于消除静态误差，但若过大则可能导致超调。为此，我们归纳了一套调试技巧，通常只需半小时左右便能找到最优参数。
浏览至此，您或许会好奇：这样的转向角度精度究竟可以达到何种程度？据我们所知，最优秀的成绩是正负0.5度，那么，您的项目对精度的要求又是怎样的？
全部评论 （0）