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1、概述
舵机最早出现在航模运动中。在航空模型中，飞行机的飞行姿态是通过调节发动机和各个控制舵面来实现的。举个简单的四通飞机来说，飞机上有以下几个地方需要控制：
1.发动机进气量，来控制发动机的拉力（或推力）；
2.副翼舵面（安装在飞机机翼后缘），用来控制飞机的横滚运动；
3.水平尾舵面，用来控制飞机的俯仰角；
4.垂直尾舵面，用来控制飞机的偏航角；
遥控器有四个通道，分别对应四个舵机，而舵机又通过连杆等传动元件带动舵面的转动，从而改变飞机的运动状态。舵机因此得名：控制舵面的伺服电机。
不仅在航模飞机中，在其他的模型运动中都可以看到它的应用：船模上用来控制尾舵，车模中用来转向等等。由此可见，凡是需要操作性动作时都可以用舵机来实现。
2、结构和控制
一般来讲，舵机主要由以下几个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计5k、直流电机、控制电路板等。
工作原理：控制电路板接受来自信号线的控制信号（具体信号待会再讲），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的转动方向和速度，从而达到目标停止。
舵机的基本结构是这样，但实现起来有很多种。例如电机就有有刷和无刷之分，齿轮有塑料和金属之分，输出轴有滑动和滚动之分，壳体有塑料和铝合金之分，速度有快速和慢速之分，体积有大中小三种之分等等，组合不同，价格也千差万别。例如，其中小舵机一般称作微舵，同种材料的条件下是中型的一倍多，金属齿轮是塑料齿轮的一倍多。需要根据需要选用不同类型。
舵机的输入线共有三条，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，这辆根线给舵机提供最基本的能源保证，主要是电机的转动消耗。电源有两种规格，一是4.8V，一是6.0V，分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同，6.0V对应的要大一些，具体看应用条件；另外一根线是控制信号线，Futaba的一般为白色，JR的一般为桔黄色。另外要注意一点，SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而不是中间，需要辨认。但记住红色为电源，黑色为地线，一般不会搞错。
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。
常见的舵机厂家有：日本的Futaba、JR、SANWA等，国产的有北京的新幻想、吉林的振华等。现举FutabaS3003来介绍相关参数，以供大家设计时选用。之所以用3003是因为这个型号是市场上最常见的，也是价格相对较便宜的一种（以下数据摘自Futaba产品手册）。
尺寸(Dimensions)：40.4×19.8×36.0mm
重量(Weight)：37.2g
工作速度(Operatingspeed)：0.23sec/60°(4.8V)
0.19sec/60°(6.0V)
输出力矩(Outputtorque)：3.2kg.cm(4.8V)
4.1kg.cm(6.0V)
由此可见，舵机具有以下一些特点：
>体积紧凑，便于安装；
>输出力矩大，稳定性好；
>控制简单，便于和数字系统接口；
正是因为舵机有很多优点，所以，现在不仅仅应用在航模运动中，已经扩展到各种机电产品中来，在机器人控制中应用也越来越广泛。
3、用单片机来控制
正是舵机的控制信号是一个脉宽调制信号，所以很方便和数字系统进行接口。只要能产生标准的控制信号的数字设备都可以用来控制舵机，比方PLC、单片机等。这里介绍利用51系列单片机产生舵机的控制信号来进行控制的方法，编程语言为C51。之所以介绍这种方法只是因为笔者用2051实现过，本着负责的态度，所以敢在这里写出来。程序用的是我的四足步行机器人，有删改。单片机并不是控制舵机的最好的方法，希望在此能起到抛砖引玉的作用。
2051有两个16位的内部计数器，我们就用它来产生周期20ms的脉冲信号，根据需要，改变输出脉宽。基本思路如下（请对照下面的程序）：
Megapi是什么意思？在硬件开发领域中，Megapi是一个基于Arduino的开源控制器。它拥有强大的硬件功能，包括4个直流电机控制器、8个舵机控制器和12个数字输入输出口。Megapi还可以通过蓝牙或Wi-Fi与其他设备进行通信，拥有良好的互操作性和可扩展性。无论是机器人、智能家居、或者嵌入式系统开发等领域，Megapi都可以为项目提供强大的控制和执行能力。
Megapi的优势是什么？Megapi有多种编程语言支持，包括Arduino、Python、NodeJS等，可以满足不同开发者的需求。此外，Megapi拥有广泛的传感器支持，能够准确读取周围环境的数据，例如温度、湿度、气压等。Megapi还内置了多种控制算法，例如PID控制、渐变控制等，可以为用户带来更好的控制效果。总的来说，Megapi是一个性价比非常高的开源控制器，能够满足大多数硬件项目的需求。
2018年，李荣仲上传了一段视频，将七八只折腾了几年的“猫”拍了下来。输入程序，这些“机器猫”能学猫叫、摔倒了会自己爬起来，还能变身“招财猫”摇手，这段视频获得了几百万的点击量，引起科技界对“四足机器人”的关注，这是李荣仲决定创业的原点。
两年之后，这个来自硅谷的创业团队Petoi来到上海，带着其研发的四足机器人OpenCat首次在中国亮相，并与其他国际AI初创团队一起，参加“联合国工发组织ITPONetwork可持续技术创新与全球合作”项目路演活动——这是第三届世界人工智能大会的重要组成部分，一批国际AI初创团队怀揣梦想，希望带着奇思妙想的“种子”，在上海这片AI沃土上开花结果。
偏向基础研究，在“想不到的地方”钻研
李荣仲所研发的“四足机器人”很小，在上海做全球路演的这段时间，他都随身带着，以便随时拿出来展示。在入驻世博中心展览馆“首秀”前，记者有幸提前见到了这只“猫”，它只有手掌大小，看起来像一个积木拼装玩具，呆萌可爱，但按动遥控器的刹那，它会走猫步、“抓耳挠腮”，仿佛活了一般。
别看这个小小的身躯，他敏锐的感知以及活动能力，背后有着人机交互、自动平衡、灵活避障等人工智能技术的加持。在机器人领域，人们看到的更多是带着轮子的机器人或一个敦实的底盘，因为四足机器人的仿真行走一直是道复杂的难题，它的难点在于基础设计，就像动物行走，神经网络牵一发而动全身，投射到机器人场景，需要整套系统的无缝衔接。在业界，一些巨头能做出四足机器人，但设计成本往往高达几十万元，更需要大团队的集体配合，而李荣仲只用了一个模型舵机，一个人通过自主研发实现了机器人四足行走，而售价只在千元级别。
基尔（KielR.Digiovanni）创业的领域同样归属于机器人，但他的MotusOperandi工业机器人项目有些“大开脑洞”——用AI算法来解决AI机器人的能耗问题。这位首席运营官坦言，机器人，特别是有体重的机器人十分耗能，但有意思的是，3C电器都有能耗说明，机器人领域的非标特性，却给不出这个指标，大部分企业甚至不知道流水线上的一台机器人究竟要耗费多少能源，更不知道如何通过系统优化来实现节能，“这是一道全新的命题”。
这个AI初创团队设计了一套算法模型，基于机器人原来的运动轨迹、机器本身的物理性能，如动力、速度、环境因素等参数，可调整优化运动轨迹。实际操作中，一台机器人的最好结果可节省41%的电量。基尔认为，节能是个永恒的主题，“目前，世界上约有300万台工业机器人，预计到2040年，世界上将有1亿台工业机器人，平均每5年翻一番，这是一个很有潜力的市场。”
来沪找寻市场，在最佳试验场谋成长
怀揣着奇思妙想的AI种子，这些海外AI初创团队为何纷纷将目光瞄准上海、瞄准中国？他们的回答极为一致——因为这里有市场，上海是人工智能技术的最佳试验场。
李荣仲用“大脑”和“小脑”来比喻“四足机器人”的成长性，在过去的5年里，他已经给机器人装上了“小脑”——电路板与程序混搭组成的AI基础能力，可以让“机器猫”实现运动协调，但它需要寻找“大脑”，找到具有更强计算能力的芯片，就可以让它有“五感”，通过计算机视觉来“看”，通过传感器来“触摸”，这能让它具备商用价值，有机会落地、量产。
李荣仲坦言还没有想好“四足机器人”的应用场景，模糊的感觉中，无论是做教辅材料，还是用于娱乐比赛、当家庭助手，都有无限的可能。他7月2日来到上海，已经有不少企业相中了这个产品，李荣仲希望不久的未来，公司就能落户上海，实现更大的飞跃。
基尔选择在上海做全球路演，则思路清爽——全球40%的机器人在中国，这里不仅有着最大的市场，而且还有政府支持的力度，“中国政府对于节能非常有想法，这在一定程度上会促使更多的企业采纳AI节能方案。”
事实上，在过去的一段时间，基尔已经在中国接触了大量客户，包括沃尔沃、可口可乐、上海通用、汽车零配件企业佛吉亚集团（Faurecia）等等，他希望在上海找到几个标杆案例，为公司的商业化起步打下扎实的根基。他对此很有信心，“中国的产业互联网在进步，工厂里的机器人员工逐渐增多，现在可能只有三五台，几年之后必定翻倍，AI节能一定会被摆到议程中。”
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