為什麼舵機做機器人感覺很容易壞？很好的又很貴,但還是不經用？
機器人用的舵機感覺限制了機器人創客的發展。
在很久很久之前，我在用舵機像搭積木一樣做出自己第一個勉強可以稱之為機器人的東西的時候也在好奇這個問題。
總而言之，限制創客發展的並不是舵機，而是你對舵機的理解。
顯然，這個是最原始版本的舵機。MG995大概是不少航模/機器人玩家最初接觸的舵機型號。
最近幾年來深水寶上也出現了一波這樣的雙軸舵機。這類舵機把虛軸直接做在了舵機上，大大簡化了原來MG995一類舵機的支架結構，但仔細想想，其實還是容易boom。
所以呢？舵機當然不止這些啊。
氪金一波，買到手的這個也叫舵機。
如果想要支持國貨的話，飛特的舵機大概是目前國產的一線水平了，耐用性用在服務機器人等非工業領域絕對是沒有任何問題的。
當然，這個還是不夠刺激。
Dynamixel Pro Plus了解一下。值得注意的是這款舵機採用了擺線針輪減速器，而不是普通的齒輪組。
這貨還去DRC溜過一圈，如果你依然對舵機保持「容易壞」、「不經用」的看法，我只能說，可能你對機器人的耐用程度可能是存在什麼誤解吧……
當然，最後還有一個大BOSS：
是的，優必選自家的「大型伺服舵機」，這款用於Walker2的膝關節上。
先別急著杠我偷換概念……雖然差別比人和猴子還要大，但不論是9g塑料齒一掰就壞的9g航模舵機，還是優必選的性能怪物，廣義來看都可以算作舵機的範疇之內。
關於舵機/伺服電機的概念，可以參考一下這個問題下的答案：
步進電機、伺服電機、舵機的原理和區別？?www.zhihu.com
舵機則是國人起的俗稱，因為航模愛好者們最初用它控制船舵、飛機舵面而得名。 伺服電機的英文是servomotor。舵機呢？有人也叫servomotor，有人簡稱為servo。大概就是「伺服電機」和「小伺伺」的關係吧。 從結構來分析，舵機包括一個小型直流電機，加上感測器、控制晶元、減速齒輪組，裝進一體化外殼。能夠通過輸入信號（一般是PWM信號，也有的是數字信號）控制旋轉角度。 由於是簡化版，原本伺服電機的三環控制被簡化成了一環，即只檢測位置環。廉價的方案就是一個電位器，通過電阻來檢測，高級的方案則會用到霍爾感測器，或者光柵編碼器。
節選了一段高贊回答的內容。傳統意義上的「舵機」其實比較接近英文RC Servo或者hobby servo的概念，對於目前的機器人應用而言，「舵」不存在了，「舵機」這一併不精準的概念也只是歷史遺留物而已。
在市面上調查一下就可以發現，現在一切「將電機、減速機構、感測器、控制器集成在一起的模塊化驅動器」都有可能會被稱為舵機。至於到底用的是什麼電機、什麼減速器、什麼感測器，答案其實並不唯一。
所以關於為什麼白菜價舵機這麼容易壞，其實拆開一個看一看就明白了。
這是一個現產的55g舵機控制電路部分。可以看到，其內部結構非常簡陋。儘管這幾年來這套舵機的控制板也升級過不止一個版本，但其實並沒有什麼卵用。
全銅齒輪。我也不知道該表揚是「全金屬」呢，還是該吐槽輸出軸那裡他連個軸承都不肯加。
燒了幾十個「輝盛」舵機之後，大概可以總結出這個系列舵機容易壞的地方了：
- 銅齒輪受衝擊後（比如不小心把機器人摔了一下）可能會出現破損。解決方法很簡單，減速機構換成鋼齒輪就可以了。
- 堵轉或長時間過載導致舵機燒毀。可以加採樣電阻做限流來防止過載，也可以靠檢測角度偏差值變化趨勢來實現堵轉保護。
- 接頭插反導致舵機燒毀。隨便加個防反接措施就可以，可惜它就是沒有。
- 出於各種原因，限位銷在左右的極限位置可能會被提前卡住，導致無法轉到指定角度。這個問題可以依靠去掉限位銷改用可360°旋轉的電位器或者改用磁編碼器來提前避免。
問題都是很簡單的問題，從設計角度提出的解決方法也都是很簡單的解決方法，一般舵機不耐用純粹就是產品定位的原因，並不是由於什麼難以攻克的技術難題。所以如果想要直接買成品舵機的話——請加錢。
上圖是優必選出品的12kg串口舵機，用在了優必選自家的Ahpla1系列人形機器人上。上面這三個版本更新的時間跨度不算太大，但外觀、通訊協議保持一致的前提下，主控晶元從Atmega8升級到了ATSAMD10，驅動晶元也從A3950ST換成了DRV8838，顯然比貼牌輝盛舵機用心了不少。大小類似、直觀的紙面參數類似，但實際水平把貼牌輝盛甩飛到了不知道多少個銀河系之外。防反接、防堵轉這種最常出現的問題的解決方案全部都實現了，還去掉了機械限位，把電位器換成了可360°旋轉的高端電位器，仔細觀察的話也可以發現齒輪組的精度也比市面上的航模舵機高出不少。
再拿個更有意思的東西來看一下。
這個舵機也是優必選出品，專門用在Cruzr服務機器人上。依然不能算工業用途，但既然可以大規模商用，至少證明了耐用性是可以保證的。
表面看上去還是個帶舵盤的小方塊，內部結構已經完全進化成了另一個物種。
這個我就不用多講解了……高精度全鋼齒輪組，不然也不可能達到60kg/cm的扭矩。而且需要注意的是減速機構傳動精度比市面上那些7字形的775/555減速電機高出不少，官方聲稱空載鎖位精度達到了0.3°，感受一下。
三相無刷電機+矢量控制（FOC），分立MOS驅動（IPG20N06S4L-26），STM32主控，CAN匯流排通訊，能想到的可以有的一切幾乎都有了。
還有一點值得注意，這款舵機採用的位置反饋已經不是低端舵機的電位器，採用的是磁編碼器。精度和使用壽命都比電位器高出不少，也比一般伺服電機的光電編碼器節省了很大的安裝空間。
這款舵機的詳細數據可以參考優必選研究院官網，我就不複製粘貼了。
這麼一波操作下來，光是硬體成本就不知道高出多少倍，自然就貴出很多了。更何況這類的舵機買也未必買得到，優必選的舵機實際是不對外公開發售的，參考飛特舵機的定價，60kg的這款哪怕批量對個人發售，恐怕售價也至少要800元以上。
說了這麼多為什麼辣雞舵機這麼容易壞以及好舵機這麼貴，在舵機這個過時的概念上糾結太多也沒什麼意義，怎麼解決這個問題其實才是重點。
既然舵機是將電機、減速機構、感測器、控制器集成在一起的模塊化驅動器，問題的本質實際上也就是如何低成本的搞定電機、減速機構、感測器、控制器，至於它到底是不是還叫舵機這個名字，還是不是市面上小方塊這個樣子，真的重要嗎？
https://zhuanlan.zhihu.com/p/68797913?zhuanlan.zhihu.com
閉環步進電機了解一下。
3D Printable Robot Arm?hackaday.io
結構該怎麼做？傳動該怎麼搞？3D列印了解一下。
當然，同步帶傳動的減速比還是有一定限制。
https://www.youtube.com/watch?v=4IfH93HYcpo?www.youtube.com
擺線針輪減速器了解一下（請自行科學上網）。這個依然算是業餘的DIY方案，也就是只求勉強能用的話熱處理還有磨齒等工序可以全部省略，最後無非也就是台數控銑和普車的事。
https://www.youtube.com/watch?v=IrZ3AT71jPk?www.youtube.com還有一個挺娛樂的3D列印諧波減速器……反正創客DIY拿來用也不是不可以嘛。
電機控制去參考一下商用伺服的思路來DIY也完全沒問題。
https://odriverobotics.com/?odriverobotics.comOdrive這個方案其實挺蛋疼的，但我想說的只有一點：PMSM+三閉環FOC在業餘條件下並不是什麼無法完成的艱巨任務。
所以說，什麼舵機不舵機的，who cares？2333333333
最後總結一下解決方案，包括但不限於以下幾種：
- 購買MG995或者其他白菜價的爛大街舵機，自己做一套有防堵轉帶匯流排控制功能的控制板裝上去。閑著無聊的話可以考慮把機械限位還有電位器去掉再改個磁編碼器什麼的。
- 去閑魚或者淘寶上搜一波，撿一些性能還算可以的串口舵機玩玩。推薦優必選的TTL匯流排版本舵機，通訊協議搜一下就能找到。當然你要是有錢的話直接收一套二手的優必選Alpha1是最好的，一千塊錢以內基本就能拿下，不管是拿來拆配件還是二次開發都很合適。
- 採用步進電機+大減速比同步帶方案，但不要和老外那些開源方案一樣直接用開環驅動器，電機發熱太大而且容易丟步。建議自己給電機加編碼器做FOC閉環，矩頻特性相比開環以及核步法閉環可以得到很大改善，最好順手加上CAN/485匯流排通訊功能代替傳統的脈衝控制方案。這個算是性能與難易程度相對摺中的方案。
- 有錢的話可以考慮去深水寶上撿二手諧波減速器或者球減速器玩一玩，一個大概三五百塊錢左右，只是貨源不太穩定。沒錢但有點設備（普車+數控銑/線切割）的話，也可以考慮自己設計並加工擺線針輪減速器來代替（當然這個自己DIY的話使用壽命和精度就比工業品差一些了）。電機可以採用PMSM+三閉環FOC，三相電機的FOC比步進電機複雜一些，但在工業屆也都是比較成熟的技術，有大把資料可以參考。實在懶得做FOC的話也可以簡化一下，直接用單純的SVPWM驅動也不是不可以，深水寶上一些沙雕無刷伺服用的就是這種方案。
- 機加工戰鬥力點滿的話可以去考慮一下DIY本體驅動器（Proprioceptive Actuator）。但是這個我沒做過，不好講太多，有心情的話自己研究一下吧。
至於3D印表機、數控銑床/雕刻機該怎麼DIY那就是另一個問題了。
當然，大量的時間與金錢投入依然少不了。既然打算啃機器人這塊硬骨頭，就只能要麼花錢，要麼多花時間了，這個確實沒什麼其他辦法。畢竟機器人屬於軟硬體和機械結合的交叉領域，玩這個本身就是個門檻很高的事（攤手
2020.9 更新
關於優必選Cruzr的舵機有不少人在問，我再來簡單補充一下最近研究出來的細節。
首先Cruzr的舵機是不公開對外零售的，市面上看到的基本上都是各種渠道下來的拆機件。
目前為止，60kg的舵機我手裡有V0.4、V1.0兩個版本（上面圖片里是1.0版），見到過V2.0的拆機圖。1.0/2.0協議並不通用，V1.0的協議還是很簡陋的，V2.0增加了不少有用的功能，可惜手裡沒實物，不太好進行性能測試。實際測試表明，這款舵機（0.4/1.0）採用的並非官網所述的FOC，而是方波驅動，測試也發現這款舵機的低速性能欠佳。上面兩個版本電機底層用的都是霍爾，在V2.0版里霍爾被升級成了磁編碼器，也就是電機尾部和輸出軸尾部都採用了磁編碼器作為位置反饋，官網說的FOC指的就是這款，但這個我手頭沒實際測過，也不敢確定到底是真的FOC還是SVPWM。
25kg舵機目前我手裡有霍爾和雙編碼器兩個版本，霍爾那個顯然還是方波驅動，不過雙編碼器的舵機沒找到電流採樣電路，同樣也不敢確定到底是真的FOC還是SVPWM……
近期V2.0版的60kg舵機估計也會逐漸開始流入市場，等弄到了測試後我再來更新一下。
2020.9 更新2
對優必選60kg舵機二代進行了簡單測試，電流採樣是三電阻+drv8323r方案，可以確定是FOC不是SVPWM，速度環和位置環效果都很不錯，順便測試了S曲線規劃，看曲線感覺效果也還行。
有空再來更新下更詳細的分析結果（
https://www.hebirobotics.com/x-series-smart-actuators?www.hebirobotics.com這玩意開放三個環，有力矩感測器、陀螺儀、加速度感測器，可以搭建小型機械臂、AGV等。安全策略完善，不容易壞。
可以完成舵機不能完成的任務。
然而最便宜的也要3000刀，還不算稅。
只有玩具機器人用舵機
機器人要工作5年以上，如果是工業機器人在工廠里，每幾秒鐘一個節拍，也就是說幾秒鐘之內，要完成一系列抓取搬運等動作，6個關節經常在路徑規劃中從0功率0轉速，瞬間提升到滿功率滿速度，然後再減速下來，這樣的操作，好比5米折返跑（沒錯，不是50米，是5米），持續跑5年。
大概會反覆上千萬次到上億次，不是瞧不起舵機，
物美價廉的夢想，就和高富帥的王子和白富美的王子一樣，在童話中青蛙都能遇到，野獸也能遇到；但是現實世界是，機器人公司的純利潤率只是10%上下，而每台機器人的價格在十幾萬到幾十萬不等，其背後的一大原因是機器人廠商在給核心零部件廠商打工。
所以，儘早擺脫低成本競爭的思路，擺脫物美價廉的童話，儘早開始高性價比的路線。
通常指的是航模舵機，這個伺服太簡單粗暴了，只有位置環，沒有速度和力矩。基本是pwm占空比來傳遞位置，能控制個位置已經儘力了。這3個控制量都的有，才能柔順控制，最好有力矩感測器，這價格呼呼的翻倍。最好買匯流排舵機，現在200元左右的也有了，高端一些56百。100一下的舵機就是能動，僅僅而已。
然後舵機壞，是沒有力矩控制，或者沒有電機電流保護，超過承載沒有卸力保護。
扭矩過大，舵機本身是給航模設計的，按照舵機承受的出廠扭矩設計就會好一些
1、並不是舵機限制了機器人創客的發展，而是舵機本身的發展速度較慢。創客包含的內容很多很廣，不足以舵機就限制了創客的發展。
2、舵機這幾年，有變革意識的舵機廠商其實發展還是挺快的，比如韓國的Robotis、國內的飛特FEETECH、雖然舵機本身體積小，機構件相比產品少的多，以至於舵機本身需要研發的人員不多，公司的研發人員也就相對較小。舵機的發展限制本身受限於加工舵機的機床設備的精度和設備所屬人對機器效益的取捨有很大關係。其次是舵機的演算法開發需要一定時間的經驗累積，不是舵機應用到產品里的就算成功，其實還是很不成熟，那些用過舵機的肯定在組裝、設計、控制等過程遇到很多與舵機相關的問題。想要讀懂舵機的應用特性，其實還沒那麼容易。
3、因舵機早之前只是在航模上使用，知道航模的人不多，知道舵機的就更少，以至於舵機較為冷門。舵機廠商也因此沒有特別多的精力投入到研發當中，更不用說為新的舵機設計、開模、測試等過程去折騰了，但也有廠商（FEETECH）早在16年之前創客還沒進入大陸的時候就早以進行了舵機的研發，目前來看，匯流排舵機（串口舵機）是基於PWM舵機結構演變而來的，演算法上優化了很多，功能更多，性價比更高。經過這八九年的結構和演算法沉澱，質量還是非常不錯的。
4、題主說的很好但是價格貴，是因產品面向的對象少，基本都是愛好者和研發人員使用，產品開模、試模、研發精力等這些投入大也導致很多舵機廠商不願意花這個精力，那願意花精力的舵機廠商，也需要利潤支撐企業的發展，價格貴點也是能接受，等以後出貨量大，價格下拉，到時候國產舵機也能跟國外的舵機媲美。
5、另外貴的舵機不經用，其實還是比較片面的。舵機經不經用先要問自己熟不熟悉舵機的熟悉。如果你特別了解舵機的「矯情」，你就會向對待女朋友對待它了。舵機的堵轉扭矩是最大負載，好比人能舉起的最大物體。物體越輕，我們就舉的越久走的越遠。所以在一些負載大的地方必須選用扭矩大其三到四倍的舵機去適應。
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