2-3_具身智能机器人小脑高阶

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Nov 4, 2025 07:56 AM

舵机

认识舵机：比电机复杂，因为是一套完整的伺服系统，包括电机，包括减速机，包括私服电路，通信接口，非常的完整。

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。

由于早期在模型上使用最多，主要用于控制模型的舵面，所以俗称舵机。控制方式是闭环控制，所以舵机更准确的说是伺服马达，英文servo。

闭环控制：系统会根据输出结果的反馈，自动调整输入或控制量，使输出尽可能接近期望目标

伺服系统：一个精密的闭环控制系统。简单来说，伺服系统就是一种能根据目标信号，自动、精确地控制机械位置、速度或力矩的闭环控制系统。

一个典型的伺服系统由三部分组成：
模块
功能
举例
控制器（Controller）
产生控制信号，根据误差计算调整量（常用 PID 控制）
单片机、DSP、PLC、伺服驱动器
执行机构（Actuator）
把电信号转化为机械动作
伺服电机（Servo Motor）、液压缸、步进电机等
反馈装置（Sensor / Encoder）
实时测量位置、速度或力矩并反馈给控制器
编码器、陀螺仪、位置传感器等
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塑料齿轮太容易磨损了，舵机在玩具领域运用很广。

从几g的舵机到几百公斤的舵机都有。

问：什么叫无刷电机

采用PWM的方法传输信息给舵机控制器，它的周期是确定的，但是这个周期内的高电平和低电平的比例，决定了舵机转动的角度，这也就是为什么只用一根信号线就能控制舵机的输出转角

电压虽然虽然可以提高速度和扭矩，但是高电压让电机发热

舵机中使用的无刷电机的话，磨损更小，寿命更长

MQTT协议

http协议的信息太重了，很多不必要，所以有了MQTT协议，

家用的保密性，其实是更高的，因为涉及隐私。

MQTT因为其订阅模式，很适合增加新的节点

物联网系统既作为发布者发布消息，也作为订阅者订阅消息的时候，MQTT就很适用

步态

走路的规律就是步态，上坡下坡时候，步态要做调整。开源机器鸭的步态用的是强化学习的方法

迪士尼的正版的鸭子的步态，在走路的时候多预测了五六步的样子

虚拟仿真重要在，可以在有限的时间内，训练更多的样本

机器鸭只需要一个六轴陀螺仪就做到了保持平衡。

步态被干扰仍能保持平衡，且将角色做成有艺术感的，表演的，有互动性的项目，拿来做融资也是不成问题的。

控制系统

用ESP32 + 云服务代替树莓派

用本地控制器的原因是，虽然一个舵机由一根线控制，但是架不住舵机太多

一个不太懂的点：模拟的I2C不如硬件上的I2C效率高，这种高效率体现在总线上挂的元器件多的时候

示例

总的来说，MQTT发挥的作用就是将传感器的信号发送给云端，再将云端的控制信号发送给小鸭子

涉及到的接口如下

如果单片机上没有PWM信号，用软件实现的话，就会由于轮转时间片的问题，产生误差

PCA9685的介绍

wokwi有一个PCA9685的仿真例子，只不过是arduino的例子

接下来机械零件的3D打印

作业：用PCA9685控制舵机。MQTT是有自己的调试工具的，希望能用这个调试工具达到远程控制仿真系统，让其实现一个特定的动作响应。

模块	功能	举例
控制器（Controller）	产生控制信号，根据误差计算调整量（常用 PID 控制）	单片机、DSP、PLC、伺服驱动器
执行机构（Actuator）	把电信号转化为机械动作	伺服电机（Servo Motor）、液压缸、步进电机等
反馈装置（Sensor / Encoder）	实时测量位置、速度或力矩并反馈给控制器	编码器、陀螺仪、位置传感器等
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