我們知道，電機本質(zhì)上就是利用磁場將電能轉(zhuǎn)化為機械能的機器，簡單地說，我們給 電機輸入電能，就能得到機械運動的輸出。絕大部分的機器人都是由電機驅(qū)動的，我們的 小機器人肯定也不例外。在第二節(jié)課就已經(jīng)提到過，小機器人是由直流減速電機提供雙 輪的驅(qū)動力，而它的手臂則是由舵機驅(qū)動的。那么這兩種電機之間有什么區(qū)別呢?

我們先說說直流減速電機。從它的名字就可以知道，它其實是由一臺依靠直流電提供 動力的電機和一個減速箱連接而成的。其中，減速箱的作用就是把電機的轉(zhuǎn)動速度降下來。 可是為什么要把電機的轉(zhuǎn)速降下來呢?這是有科學道理的。我們可以來計算一道簡單的算 術題：假設機器人小車的輪子直徑約為6.5cm, 一般電機的轉(zhuǎn)速能達到12000r/min 。 我們 很快可以計算出，如果小車以這樣的速度前進，它能跑150km/h 。 簡直比高速公路上的 小轎車跑得還要快了!顯然，對于小機器人來說，這樣的速度是不可能達到的。

事實上， 如果將電機去掉減速箱直接連到機器人的輪子上，那它只會一動不動。因為，這時電機雖 然轉(zhuǎn)速快，但它的“力氣”實在太小了，根本無法推動機器人。不過別擔心，只要為它連接 上減速箱，它就立刻會化身為“大力士”了。

這里應用了物理學中轉(zhuǎn)速與力矩的關系，減速箱中的齒輪將電機的轉(zhuǎn)速降低下來，而力矩則被等比例地放大。比如，我們機器人的直流 減速電機的減速箱是1:120的，經(jīng)過減速后，機器人輪子的轉(zhuǎn)速只有12000轉(zhuǎn)的1/120, 也就是100r/min, 而力矩則會變成原來的120倍(假設無損失的理想情況下)。這時電機 的力量就足夠驅(qū)動機器人運動了，這就是減速箱的作用。

不過在有的時候，單單有直流減速電機也是不夠用的，因為它的運動并不準確，僅靠它我們是無法知道電機運動的準確速度或位置的。而當我們制作機器人的手臂，肯定需要知道手臂的準確運動狀態(tài)，否則我們的器人也就沒法準確地完成任務了。因此，這個時 候就需要使用舵機了，如圖11-1所示。它其實就是在直流減速電機的基礎上增加了一個檢測位置的微型傳感器和一個控制器組成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)動位置的準確控制。舵機的內(nèi)部結構如圖11-2所示。因為航海模愛好者們經(jīng)常用這種電機 來控制模型的方向舵，所以它就被俗稱為“舵機”了。下面就來學習如何用舵機制作和控 制機器人手臂的運動。

通常使用的舵機能實現(xiàn)從0°~180°的準確轉(zhuǎn)動。它的接頭一般有3根不同顏色的 線，棕色或黑色代表接“地”,紅色代表接“電源正極”,橙色或白色則代表了信號線。這個 順序和我們的機器人主控制板上接頭的順序是完全一致的，因此舵機的連接線可以直接 插到主控板上。然后就可以用程序發(fā)出適當?shù)男盘枺�讓舵機實現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動了。