SG90 舵机

它是什么

SG90 是微型舵机：自成一体的执行器，转到指令角度并保持。普通直流电机只会转，舵机是瞄准——说“90 度”它自己转到 90 度还顶住不让人掰走。所以凡要到已知位置的都用它：机械臂关节、开合夹爪、相机云台、小车转向。

九克、十几块钱，人人从它起步。劲和精度干不了正经活，但它是理解位置控制手感最快的路。

工作原理

拆开四样东西：小直流电机、拿速度换扭矩的减速齿轮组、装在输出轴上的电位器、控制电路。电位器是诀窍——实时报告轴的真实角度。电路拿实测角度和指令角度比，往补上差值的方向驱动电机。整个反馈环装进口袋，这正是逆解机械臂敢信舵机到达目标位姿的原因。

角度指令靠 50 Hz PWM 信号，脉宽传话：约 1 ms 一头，1.5 ms 居中，2 ms 另一头。这是 PWM 当位置码用而不是速度码。实际 Arduino Servo 库藏起时序，你只管写角度。

什么时候用它

机器人部件需要在轻载下转到并保持某个具体角度时，就用 SG90：夹爪手指、小机械臂关节、传感器云台，或者轻量小车的转向拉杆。它约 180° 的行程加上“转到这个角度”的即时控制，很适合学习运动学、搭建动作表现力好的机构。

关节真负重（金属齿或标准舵机）、轮子要连续转（直流电机加 L298N，或连续旋转舵机）、要大角度精确大力矩（步进）时看别处。

接线与坑

• 独立供电。堵转的 SG90 能拉 500–700 mA，远超单片机 5 V 引脚能给的。用独立的 5 V 电源，并且把它的地和板子的地连在一起，否则板子会欠压复位。
• **不是连续旋转。**标准 SG90 走约 180° 到头。“永远转”没用；驱动轮要别的执行器。
• **别硬掰别堵转。**尼龙齿过载或挨一下就崩。负载放轻，或换金属齿。
• **会有一点抖动。**廉价舵机会在目标角度附近轻微来回摆动。电源干净稳定，以及在关节不需要保持时把信号断开，两者都能减轻这种现象。

接线

三根线，而玩具级舵机的颜色几乎全球统一：

有些舵机用黑红白或黑红黄。永远成立的规则是：红色在中间，地线是三根里最深的那根。

为什么不用 Arduino 的 5 V 脚

SG90 空闲约 10 mA，转动 150–250 mA，堵转 650 mA。Uno 的 USB 供电整板限 500 mA，DC 座进来的板载稳压还有热极限。

轻轻拨动一个舵机往往还能正常工作，而这恰恰就是问题所在：它在台架上好好的，一遇到舵机吃力就欠压。症状是板子在机械臂每次到达某个位置时复位——看起来像软件缺陷。

独立 5 V 供电，共地，舵机电源入口并 470 µF 电容。

脉宽与角度关系

舵机不读电压，读脉冲多长，每秒五十次。

1–2 ms 是惯例不是标准。很多 SG90 真限位在 0.6 ms 和 2.4 ms 附近，所以 Arduino Servo 库 attach() 留了最小最大脉宽参数：

servo.attach(9, 600, 2400);   // instead of the 544/2400 defaults

每只舵机标定这一对数，是机械臂到不到工作空间、两头各差神秘 20° 的区别。

能跑的最小代码

#include <Servo.h>

Servo joint;
const int PIN = 9;

void setup() {
  joint.attach(PIN, 600, 2400);   // calibrate these two numbers per servo
  joint.write(90);                 // centre before doing anything else
  delay(500);
}

// Move gently instead of jumping — a servo commanded to jump goes at full speed.
void sweepTo(int target, int stepDelayMs) {
  int current = joint.read();
  int step = (target > current) ? 1 : -1;
  while (current != target) {
    current += step;
    joint.write(current);
    delay(stepDelayMs);
  }
}

void loop() {
  sweepTo(20, 15);
  delay(400);
  sweepTo(160, 15);
  delay(400);
}

joint.write(160) 和那段扫描最后都停在 160°，但在电气上是完全不同的两件事。跳变是以全速执行的，在一个带载的关节上就是 650 mA 的电流尖峰，外加一次穿过尼龙齿轮的机械冲击。而扫描把同样的动作摊到两秒钟里，电流只有零头。在多关节机械臂上，这就是电源扛得住和扛不住的区别。

扭矩：1.8 kg·cm 到底什么意思

标称 4.8 V 下 1.8 kg·cm——轴上 1 cm 处拿住 1.8 kg，L 厘米处拿 1.8/L kg。后半句坑人。

要带走两件事。第一，扭矩随伸展距离线性下降，所以一段 15 cm 的臂段在绝对堵转状态下也只能举起 120 g。第二，绝不按堵转值设计。堵转中的舵机正在拉满电流、一动不动并且发热；对于需要保持位置一段时间的关节，堵转扭矩的三分之一是合理上限。

这个数字也是在 4.8 V 下给出的。在 6 V 下，同一只舵机大约能输出 2.2 kg·cm，这是入门机器人领域少有的免费升级——前提是你的电源供得出相应更大的电流。

减小抖动

廉价舵机会在目标角度附近轻微来回摆动，这里有四个各自不同的原因值得分清楚：

• **电源噪声。**最常见。舵机和电机共电源轨，每个电流尖峰都是控制扰动。独立供电，舵机处加电容。
• 信号时序抖动。Servo 库用软件生成脉冲，主循环一忙或者别的中断一来，脉冲边沿就会漂。换成 PCA9685 能彻底解决——它用硬件生成脉冲。
• **死区。**舵机自己的控制器无视约 5 µs 脉宽以下的误差，约 1°。更细的步进它根本不理。
• **顶着负载保持。**舵机在扭矩边缘抗重力会一直嗡嗡。不保持就 detach()，或机械配平关节。

故障排查

SG90 还是别的？

第一行“轻夹爪”要警告一句。夹爪是 SG90 一辈子堵转的活——夹住不是运动，绕组约 0.5 A 没东西散热，这是它们最常见的死法。夹持力也是力臂定的而不是盒子上的扭矩：0.176 N·m 经 30 mm 手指堵转 5.87 N，实际能保持约 4.11 N。两件事都在舵机夹爪选型里，夹爪模拟器能按你的手指算。

说句实在话：SG90 是一个学习用的执行器。它是理解位置控制手感最快的办法，而它的强度和重复精度都不够用在真正要紧的关节上。当一个项目因为舵机不够好而做不下去时，答案通常就是 MG90S——同样的外形尺寸，同样的接线，换成金属齿轮。