【RoboMaster】舵机驱动&蓝牙模块教程

这篇教程介绍了如何在2021年北京理工大学机器人队校内赛中使用舵机和蓝牙模块。舵机驱动部分讲解了舵机的工作原理、参数解读以及PWM控制方法,提供了MG996R舵机的参数示例。蓝牙模块部分则涵盖了硬件接线、配置、AT指令设置以及如何通过手机蓝牙控制STM32单片机。

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本文是为参加2021赛季北京理工大学机器人队校内赛所写的简单教程,意在帮助参赛选手快速了解校内赛所需模块的使用方法,以及其与薪火培训知识的联系。

舵机驱动

硬件接线

舵机

舵机是由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成的一套自动控制系统。与直流电机不同,舵机只能在一定角度内转动,且发送的信号指定的是输出轴应旋转至的角度。
常见舵机引出线为红棕黄或红黑白3色,其中红色为电源线,接5V;棕色或黑色为地线,接GND;黄色或白色为信号线,接GPIO口。

驱动原理

我们利用信号线给舵机发送一系列周期信号,通过控制周期信号内高电平的持续时间,来达到控制舵机应转动至的角度的目的。参加过薪火培训的同学可能会回忆起,这就是使用PWM方式来控制舵机。
PWM控制舵机角度

现在,以MG996R的180度舵机为例,我们来解读其相关参数的含义:

参数名称 数据 含义
工作电压 4.8~7.2V 电源线应该接在5V上
转动角度 180度 旋转角度的范围为0°~180°
工作频率 50Hz 信号周期为20ms,许多舵机都能工作在此频率下
脉冲宽度 0.5ms~2.5ms 若1个周期内高电平持续0.5ms,则意味着应旋转至0°位置;若持续2.5ms,则旋转至180°位置;在0.5~2.5ms内,脉冲宽度与输出轴角度成线性关系

需要注意的是,不同型号的舵机的参数可能会有所不同,具体参数还请查询手册。

示例代码

同样以“驱动原理”中的参数为例,我们设置PA1为TIM2_CH2模式,使用高速晶振产生72MHz系统时钟信号。设置分频为72-1,则分频信号频率为1MHz;设置自动重载为20000-1

### 关于大疆 RoboMaster 开发板 C 型的技术资料 大疆 RoboMaster 开发板 C 型是一款专为高性能机器人开发设计的硬件平台,广泛应用于机器人竞赛、科研教育以及自动化设备等领域[^1]。该开发板提供了详尽的用户手册,涵盖了从基础配置到高级应用的全面指导。 #### 用户手册概述 大疆官方发布了《大疆 RoboMaster 开发板 C 型用户手册》,这份文档旨在帮助开发者快速熟悉并掌握开发板的功能特性及其使用方法。手册内容包括但不限于以下几个方面: - **硬件规格**:详细介绍开发板的核心组件和技术参数,例如处理器型号、内存容量、存储空间以及其他外设接口的信息。 - **软件支持**:说明了适配的操作系统版本和支持的语言框架,通常会涉及 Linux 系统下的编程环境搭建过程。 - **接口定义**:列举了各类物理连接端口的作用及电气特性,比如 GPIO、UART、I2C 和 SPI 接口的具体用途和接线方式。 - **驱动程序安装**:描述如何正确安装必要的驱动以激活特定功能模块,如摄像头模组或电机控制器等附加部件。 - **示例工程解析**:通过具体案例演示完整的项目流程,便于初学者模仿学习并逐步扩展自己的创意想法。 #### 高性能特点分析 作为一款面向复杂应用场景的产品,RoboMaster 开发板 C 型具备以下显著优势: - **强大的计算能力**:采用先进的多核处理芯片架构,能够高效运行复杂的算法模型,满足实时图像识别、路径规划等多种需求。 - **丰富的外围选项**:除了标准的数据传输通道之外,还预留有专门用于伺服信号输出的 PWM 路径,方便操控诸如舵机 SG996 这样的执行机构[^3]。 - **灵活的网络接入方案**:内置 Wi-Fi 和蓝牙单元,简化无线通讯环节的同时也增强了系统的可移植性和互动性。 以下是基于此款主板构建简易控制系统的一个简单 Python 实现片段供参考: ```python import RPi.GPIO as GPIO from time import sleep # 设置GPIO模式 GPIO.setmode(GPIO.BCM) # 定义PWM引脚编号 pwm_pin = 18 # 初始化PWM引脚 GPIO.setup(pwm_pin, GPIO.OUT) pwm = GPIO.PWM(pwm_pin, 50) # 创建频率为50Hz的PWM实例 try: pwm.start(7.5) # 启动PWM,默认占空比为7.5% while True: for dc in range(5, 10): # 循环调整占空比范围 pwm.ChangeDutyCycle(dc) sleep(0.5) except KeyboardInterrupt: pass finally: pwm.stop() GPIO.cleanup() # 清理释放资源 ``` 上述代码展示了如何利用Python库RPi.GPIO来操作树莓派上的通用输入/输出管脚(Pin),从而生成不同周期长度的方波形电信号去调节机械臂的角度位置变化情况。
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