[实用新型]一种基于CAN总线通讯的智能型电动舵机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于CAN总线通讯的智能型电动舵机，主要应用于飞机模型及人形机器人控制系统，属于飞机模型与人形机器人的控制技术领域。

背景技术

在飞机模型与人形机器人控制系统中，用PWM波信号控制的舵机是主要的动力来源，它由于体积小、输出扭矩大、集成度高而广泛的应用。舵机的结构在专利(专利号为：200620058243.1)中有详细的叙述。

为了使舵机的结构紧凑，传统舵机的结构一般由减速齿轮组、电位器、直流电机、控制模块组成。传统舵机的控制模块如图2示，由图中可以看出传统舵机的控制模块主要有：信号解调集成电路、电机驱动集成电路、电位器、直流电机组成。

传统舵机的工作原理是：PWM信号由接收通道进入信号解调电路，进行解调，获得一个直流偏置电压。该直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差并输出。该输出送入电机驱动集成电路，以驱动电机正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，直到电压差为零，电机停止转动。舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。

这种舵机主要存在以下一些不足之处：

1.控制方式复杂，占用上位控制机很多资源，上位机的负担大；

2.适宜组成集中式的控制系统，不宜于组成分布式的控制系统；

●随着控制点数的增加，上位机的控制压力也急剧增大，从上位机引出的线也急剧增多；

●控制线之间易产生互扰，舵机易出现抖动现象；

3.不能向上位机反馈位置信号，不能组成大闭环控制系统；

4.不是真正的数字式电动舵机，舵机输出轴的位置是通过PWM波占空比来调节的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服了现有舵机存在的上述不足，提供一种基于CAN总线双向通讯、能够把输出轴的位置实时进行反馈、能够产生PWM波的新型电动舵机。本实用新型结构紧凑、输出扭矩大、集成度高、智能性高。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本舵机包括有依次连接的信号解调电路、电机驱动集成电路和直流电机，直流电机的输出轴与减速齿轮组相连，减速齿轮组的输出轴与电位器同轴连接。还包括有微控制芯片、CAN总线驱动器和与CAN总线相连接的扩展接口。其中：

微控制芯片通过CAN总线驱动器、CAN总线与上位机相连，接收上位机的控制命令，产生PWM信号送入信号解调电路。

电位器与微控制芯片相连，微控制芯片采集电位器的位置信号，并将该信号传送给上位机。

本实用新型的工作原理如下：当上位控制机向舵机发送目标位置，微控制芯片通过CAN总线接收目标位置，然后产生对应的PWM信号送入信号解调电路。微控制芯片采集电位器的反馈信号，并将其传送给上位机，从而能够把输出轴的当前位置实时反馈给上位控制机。

本实用新型具有以下优点：

1.能够组成分布式的控制系统，点点之间共用同一信号线，接到上位控制机的控制线大大减少，不随控制点数增加而增多；

2.具有微处理芯片，能够产生PWM波形，自动调节PWM的占空比，从这点来看，能够大大减少上位机的控制压力；

3.由于本实用新型通过CAN总线与上位控制机进行实时双向通讯，所以能够实现实舵机的分布式控制；

4.微处理芯片内部具有AD转换器，可以把输出轴的目前位置转为数字信号，通过CAN总线传送给上位控制机，可形成闭环控制。

附图说明

图1传统舵机控制模块方框图

图2本实用新型的整体分布图

图3本实用新型的舵机控制模块的结构方框图

图4本实用新型的扩展接口图

图中：1、舵机控制模块，2、电位器，3、第一减速齿轮的大齿轮，4、电位器输出轴，5、第一减速齿轮，6、第一减速齿轮的小齿轮，7、第四减速齿轮的大齿轮，8、第四减速齿轮，9、第四减速齿轮的小齿轮，10、减速齿轮组，11、上盖，12、第三减速齿轮的大齿，13、第二减速齿轮的小齿，14、第三减速齿轮，15、第二减速齿轮，16、第三减速齿轮小齿，17、第二减速齿轮的大齿，18、直流电机输出轴小齿轮，19、壳主体，20、直流电机，21、扩展接口，22、下盖，23、连接螺杆，24、电源与数据线，25、CAN总线驱动器，26、微控制芯片，27、信号解调电路，28、电机驱动集成电路，29、舵机控制模块，30、CAN总线信号线H(CANH)，31、CAN总线信号线L(CANL)，32、电源(VCC)，33、地(GND)。

具体实施方式