【花雕动手做】ASRPRO语音识别（54）---MG996R 金属齿轮舵机

本例实验使用180度 MG996R 舵机模块





知识点：舵机是什么？
伺服电机通常被称为舵机，它是一种带有输出轴的小装置。当我们向伺服器发送一个控制信号时，输出轴就可以转到特定的位置。只要控制信号持续不变，伺服机构就会保持轴的角度位置不改变。如果控制信号发生变化，输出轴的位置也会相应发生变化。

舵机是一种位置伺服的驱动器，主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机或者单片机发出信号给舵机，其内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms 的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。经由电路板上的IC 判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达定位。适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。一般舵机旋转的角度范围是0 度到180 度。

日常生活中，舵机常被用于遥控飞机、遥控汽车、机器人等领域。舵机在机器人领域非常有用。因为舵机有内置的控制电路，它们的尺寸虽然很小，但输出力够大。像Futaba S-148这样的标准舵机能提供 0.3牛/米的扭矩，相对于它的外形大小来说这已经足够强大了。同时，舵机消耗的能量与机械负荷成正比。因此，一个轻载的舵机系统不会消耗太多的能量。



工作原理
舵机安装了一个电位器（或其它角度传感器）检测输出轴转动角度，控制板根据电位器的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度。这样的直流电机控制方式叫闭环控制，所以舵机更准确的说是伺服马达，英文 servo.舵机组成： 舵盘、 减速齿轮、 位置反馈电位计、直流电机、 控制电路板等。控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘　转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。其工作流程为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位计→控制电路板反馈。






舵机的闭环检测机制
关于舵机的精准位置控制，存在以下如下图的闭环控制机制。即：位置检测器（角度传感器）是它的输入传感器，舵机转动的位置变化，位置检测器的电阻值就会跟着变化。通过控制电路读取该电阻值的大小，就能根据阻值适当调整电机的速度和方向，使电机向指定角度旋转。从而实现了舵机的精确转动的控制。



舵机的控制信号
为周期是20ms的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms，相对应舵盘的位置为0－180度，呈线性变化。也就是说，给它提供一定的脉宽，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。舵机内部有一个基准电路，产生周期20ms，宽度1.5ms的基准信号，有一个比较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。由此可见，舵机是一种位置伺服的驱动器，转动范围不能超过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、飞机的舵面等。































【花雕动手做】实验五十九：语音控制180度单轴MG996R伺服电机13KG舵机
实验开源代码

#include "asr.h"
extern "C"{ void * __dso_handle = 0 ;}
#include "setup.h"
#include "myLib/asr_servo.h"

uint32_t snid;
Servo servo_0;
void ASR_CODE();
void hardware_init();

//{ID:250,keyword:"命令词",ASR:"最大音量",ASRTO:"音量调整到最大"}
//{ID:251,keyword:"命令词",ASR:"中等音量",ASRTO:"音量调整到中等"}
//{ID:252,keyword:"命令词",ASR:"最小音量",ASRTO:"音量调整到最小"}
/*描述该功能...
*/
void ASR_CODE(){
  switch (snid) {
   case 0:
    digitalWrite(4,0);
    break;
   case 1:
    servo_0.write(0);
    break;
   case 2:
    servo_0.write(90);
    break;
   case 3:
    servo_0.write(180);
    break;
  }

}

void sys_sleep_hook()
{
  digitalWrite(4,1);
  servo_0.write(0);

}

void hardware_init(){
  digitalWrite(4,1);
  pinMode(4,output);
  servo_0.write(0);
  vTaskDelete(NULL);
}

void setup()
{
  //{speak:阿文-温和男声,vol:20,speed:10,platform:haohaodada}
  //{playid:10001,voice:欢迎使用人工智能AI语音助手，用智能管家唤醒我}
  //{playid:10002,voice:我退下了}
  //{ID:0,keyword:"唤醒词",ASR:"智能管家",ASRTO:"我在"}
  //{ID:1,keyword:"命令词",ASR:"最小角度",ASRTO:"好的，舵机在零度"}
  //{ID:2,keyword:"命令词",ASR:"中等角度",ASRTO:"好的，舵机转到九十度"}
  //{ID:3,keyword:"命令词",ASR:"最大角度",ASRTO:"好的，舵机转到一百八十度"}
  pinMode(0,output);
  setPinFun(0,FIRST_FUNCTION);
  servo_0.attach(0);
  xTaskCreate(hardware_init,"hardware_init",256,NULL,100,NULL);
}
复制代码

生成模型与编译烧录

实验记录视频

https://www.bilibili.com/video/BV1Qb4y1A7Qd/?share_source=copy_web&vd_source=371a292a55e5ca9be994cbb4a86cc987