一种舵机、舵机集成和舵机的控制方法与流程

本发明涉及机器人舵机技术领域，尤其涉及一种舵机、舵机集成和舵机的控制方法。

背景技术：

舵机作为一种小型化伺服电机，按照舵机的信号处理分为模拟舵机和数字舵机，它们的区别在于，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。舵机有以下几个部分组成：直流电动机、减速器(减速齿轮组)、位置反馈电位计、控制电路板(MCU控制芯片)。

现有技术中，舵机仅能根据给定的控制信号执行旋转和位移，外设的采样需要经过总控制器的处理后，再以控制信号的形式发送给相应的舵机执行。在舵机很多的情况下，总控制器的数据处理压力会很大，并且控制信号的生成和传输过程会使舵机的响应不够及时。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种舵机、舵机集成和舵机的控制方法，能够通过接口接收数字信号，经过舵机自带的处理器处理后输出为模拟信号。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种舵机，包括处理器，还包括：模拟输入数字输出接口；

所述模拟输入数字输出接口与处理器连接，用于输入模拟信号到所述处理器和/或输出经过所述处理器处理的数字信号。

其中，所述模拟输入数字输出接口包括四个引脚，分别为电源端、电源接地端、模拟信号输入端、数字信号输出端；

所述电源端用于接入标准的5V对地电源；

所述模拟信号输入端用于接收外部设备获取的模拟信号，将所述模拟信号转换成数字信号并传送到处理器进行处理；

所述数字信号输出端用于将经过处理器处理的数字信号输出到外部设备上执行。

进一步的，所述舵机还包括：相同的第一总线接口和第二总线接口，用于通过总线接收控制信号并传输给处理器；

所述第一总线接口与所述第二总线接口并联。

其中，所述第一总线接口和所述第二总线接口为RS-485总线接口、或RS-232总线接口、或TTL接口、或I2C总线接口。

第二方面，本发明提供一种舵机集成，包括上述舵机；

所述舵机通过所述第一总线接口或所述第二总线接口与主控制器连接，用于接收主控制器通过总线发送的控制信号；或者

所述舵机的数量为至少两个，相邻的舵机通过所述第一总线接口或所述第二总线接连接，实现多个舵机的串联。

第三方面，本发明提供一种舵机的控制方法，采用上述舵机；

所述模拟输入数字输出接口接收外部设备获取的模拟信号；

将所述模拟信号转换成数字信号并传送到处理器进行处理；

将经过处理器处理的所述数字信号输出到外部设备上执行。

进一步的，所述控制方法还包括：

所述第一总线接口和/或所述第二总线接口通过总线接收控制信号并传输给处理器；

所述处理器根据协议解析所述控制信号，识别出需要舵机执行的信号流；

所述处理器指示所述舵机的执行部件执行所述信号流指定的控制任务。

本发明的有益效果为：

通过为舵机增加模拟输入数字输出接口，使舵机的处理器能够接收模拟信号的输入，经过处理后，给出相应的反馈，并将反馈以数字信号的形式输出，本发明使得舵机对外部信号的响应不再单纯的依赖总控制器，而是可以自行处理部分信号，减轻了总控制器负担的同时，对外部信号的处理更灵活。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的舵机的示意图。

图2是本发明实施例二提供的舵机集成的并联拓扑结构示意图。

图3是本发明实施例二提供的舵机集成的串联拓扑结构示意图。

图4是本发明实施例三提供的舵机的模块示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的舵机的示意图。如图1所示，本实施例提供一种舵机，应用在机器人身上作为机器人的驱动，包括处理器、总线接口、电机、齿轮组、反馈电路等，还包括：模拟输入数字输出接口13。其中，总线接口可接入的总线类型包括并行总线、485总线等常用总线。

所述模拟输入数字输出接口13与处理器连接，用于输入模拟信号到所述处理器和/或输出经过所述处理器处理的数字信号。

其中，所述模拟输入数字输出接口13包括四个引脚，分别为电源端、电源接地端GND、模拟信号输入端、数字信号输出端。所述电源端用于接入标准的5V对地电源；所述模拟信号输入端用于接收外部设备获取的模拟信号，接入模数转换器，将所述模拟信号转换成数字信号再传送到处理器进行处理；所述数字信号输出端用于将经过处理器处理的数字信号输出到外部设备上执行，或者由所述舵机执行。

所述模拟输入数字输出接口13采用的标准的5V信号输入及输出，可使舵机具备更好的通用性，增强了机器人与外部设备或系统的对接功能。

进一步的，所述舵机的总线接口包括：相同的第一总线接口11和第二总线接口12，用于通过总线接收控制信号并传输给处理器。所述第一总线接口11与所述第二总线接口12并联。通过总线传输到第一总线接口11的控制信号会同时传输到第二总线接口12上。

其中，所述第一总线接口11和所述第二总线接口12为RS-485总线接口、或RS-232总线接口、或TTL接口、或I2C总线接口等常规接口。

本实施例中，舵机增加了模拟输入数字输出接口，能够接收模拟信号的输入，转换成数字信号后，由处理器配合事先编写的程序，对数字信号进行处理，给出相应的反馈，并将反馈以数字信号的形式输出，本发明使得舵机对外部信号的响应不再单纯的依赖总控制器，而是可以自行处理部分信号，减轻了总控制器负担的同时，对外部信号的处理更灵活。

实施例二

本实施例提供一种舵机集成，包括上述实施例所述的舵机，还包括主控制器。主控制器为机器人的控制中心，通过总线与各个舵机连接，用于发送控制指令到舵机上，指示舵机的动作。

图2是本发明实施例二提供的舵机集成的并联拓扑结构示意图。如图2所示，所述舵机通过所述第一总线接口11或所述第二总线接口12与主控制器连接，用于接收主控制器通过总线发送的控制信号。

图3是本发明实施例二提供的舵机集成的串联拓扑结构示意图。如图3所示，所述舵机的数量为至少两个，相邻的舵机通过所述第一总线接口11或所述第二总线接12连接，实现多个舵机的串联。

根据实际应用的需要，可以将上述串联和并联结合起来，形成舵机的拓扑网络。

现有技术中，所有舵机都需要直接与主控制器连接，才能接收主控制器的控制信号，这样会使机器人的布线数量过多，不利于精简结构和机器人的灵活运动。本实施例中，通过相同且并联的两个总线接口，接收主控制器的控制信号，使总线信号能够在舵机之间传递，可根据实际应用实现多样化的拓扑结构，较少布线。

实施例三

本实施例提供一种舵机的控制方法，采用上述实施例所述的舵机，用于实现对外部信号的处理和对控制信号的响应。

图4是本发明实施例三提供的舵机的模块示意图。参考图4，所述控制方法包括：所述模拟输入数字输出接口13接收外部设备31获取的模拟信号，外部设备包括但不限于传感器、云台系统和受控端；所述模拟输入数字输出接口13连接到模数转换器，将所述模拟信号转换成数字信号并传送到处理器32进行处理，处理器32中预置了处理程序，根据处理程序的流程输出处理结果，处理结果输出为数字信号；再将经过处理器32处理的所述数字信号输出到外部设备31上执行，若处理结果需要所述舵机执行，则处理器32将数字信号输出到电机33执行。

例如，距离传感器采集到机器人的肢体与障碍物的距离，经过处理器的判断，若是判断为机器人的肢体与障碍物距离太近，则输出指令指示舵机停止动作，预防与障碍物碰撞。

进一步的，所述控制方法还包括：

所述第一总线接口11和/或所述第二总线接口12通过总线接收控制信号并传输给处理器32；若所述控制信号为含协议的数字信号，则所述处理器32根据协议解析所述控制信号，识别出需要舵机执行的信号流；所述处理器32指示所述舵机的执行部件(电机33带动齿轮组34)执行所述信号流指定的控制任务。

执行部件执行控制任务的过程中，若产生信息反馈，则由反馈电路35接收处理，并将相应的反馈结果交由处理器32来执行。

本实施例中，模拟输入数字输出接口接收外部设备的采样并输出对外部设备的控制，第一总线接口11和所述第二总线接口执行主控制器通过总线发送的控制信号，二者相对独立又相互配合，使舵机除了执行实现常规功能，还能处理外部信号，减轻主控制器的运算负担。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。