产品规格书 - HX8-U51H-M / RX8-U51H-M
HX8-U51H-M
RX8-U51H-M
1. 产品特点
- 采用无刷马达 / 不锈钢齿轮组设计
- UART 双向通信，最高波特率 1 Mbps，支持位置与状态回读
- 12-bit 绝对值位置编码器（4,096 阶分辨率），可任意设定原点
- 最大控制范围 ±368,640°（1,024 圈），具备断电角度记忆功能
- 内置梯形加减速算法，实现平滑运动控制
- 提供三种停止模式：锁力保持 / 失锁释放 / 阻尼控制
- 集成温度、电压、堵转、功率、电流多重保护机制，具备智能功率限制功能
- 配套可视化上位机调试软件，支持固件升级
2. 型号定义
3. 规格参数
3.1. 基础参数
| 参数项 | 参数值 |
|---|---|
| 工作电压 | 9.0～12.6 V |
| 马达类型 | 无刷马达 |
| 位置传感器 | 12-bit 非接触式绝对值编码器（磁编码） |
| 分辨率 | 4096 阶 / 360°（0.088°） |
| 有效角度 | ±180°(单圈)/±368,640°(多圈) |
| 处理器 | 32-bit MCU |
| 通信类型 | UART / TTL 半双工 |
| 波特率 | 9,600 bps ～ 1 Mbps |
| ID 范围 | 0 ～ 254 |
| 减速比 | 387:1 |
| 齿轮材料 | 全金属不锈钢组合 |
| 输出轴规格 | 不锈钢 / Ø6 mm / D 型 |
| 外壳材料 | 全铝合金 |
| 接口类型 | PH2.0 – 3Pin |
| 尺寸重量 | 40 × 20 × 40 mm / 83 g |
| 工作温度 | -10～60 ℃ |
| 工作模式 | 单圈角度 | 多圈角度 | 阻尼模式 |
3.2. 特性参数（@12V）
| 参数项 | 参数值 |
|---|---|
| 静态堵转扭矩 | 4.90 N·m（50 kg·cm） |
| 最大动态扭矩 | 2.26 N·m（23 kg·cm） |
| 额定扭矩 | 0.88 N·m（9 kg·cm） |
| 空载转速 | 66 rpm（0.151 s / 60°） |
| 额定转速 | 52 rpm（0.192 s / 60°） |
| 峰值电流 | 5.5 A |
| 空载电流 | ＜300 mA |
| 待机电流 | ＜40 mA |
| 轴向 | 20 N |
| 径向 | 40 N |
T-N 特性曲线
机械过载曲线
4. 外观尺寸与安装
4.1. 单轴舵机
4.2. 双轴舵机
5. 接口与连线
串联
并联
6. 开发环境与SDK
提供覆盖主流控制板、语言与机器人框架的 SDK/示例工程，支持快速验证、功能开发与系统集成。
| 平台/环境/语言 | 兼容型号/内容 |
|---|---|
| Arduino | |
| ESP32 | |
| STM32 | |
| 树莓派 | |
| 编程语言 | |
| 操作系统 |
7. 保护功能
| 温度保护 |
|---|
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| 堵转保护 |
|---|
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| 功率保护 |
|---|
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| 电压保护 |
|---|
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| 电流保护 |
|---|
|
Warning
- 电压保护触发后，必须断电并重新上电，舵机才会恢复工作。
- 堵转/功率/电流保护用于避免过载损坏，阈值设置过高可能导致保护失效。
- 若频繁触发温度/电流保护，请降低负载或改善散热与供电。
Note
- 温度保护的默认阈值为 70℃。
- 电压保护的默认保护区间：
- 7.4V 版本：6.0V - 8.4V
- 12V 版本：9.0V - 12.6V
- 24V 版本：20.0V - 25.2V
- 电流保护可与堵转/功率保护结合使用，当上位机未触发前两项逻辑时，电流保护作为硬件层级的最后保障。
8. 指令与协议
8.1 控制指令
| 指令名称 | 指令编号 | 响应封包类型 |
|---|---|---|
| 通讯检测 | 01 (0x01) | 固定 |
| 简易单圈角度控制 | 08 (0x08) | 可配置 |
| 高级单圈角度控制 (基于时间) | 11 (0x0b) | 可配置 |
| 高级单圈角度控制 (基于速度) | 12 (0x0c) | 可配置 |
| 当前单圈角度读取 | 10 (0x0a) | 固定 |
| 简易多圈角度控制 | 13 (0x0d) | 可配置 |
| 高级多圈角度控制 (基于时间) | 14 (0x0e) | 可配置 |
| 高级多圈角度控制 (基于速度) | 15 (0x0f) | 可配置 |
| 当前多圈角度读取 | 16 (0x10) | 固定 |
| 重置圈数 | 17 (0x11) | 可配置 |
| 阻尼控制 | 09 (0x09) | 可配置 |
| 停止指令 | 24 (0x18) | 可配置 |
| 同步指令 | 25 (0x19) | 无 |
| 异步写入指令 | 18 (0x12) | 无 |
| 异步执行指令 | 19 (0x13) | 无 |
| 数据读取 | 03 (0x03) | 固定 |
| 数据监控 | 22 (0x16) | 固定 |
| 设置原点 | 23 (0x17) | 可配置 |
| 自定义配置参数 | 04 (0x04) | 可配置 |
8.2 协议格式
- 发送协议格式
| 字节位 | 0~1 | 2 | 3 | 4~N+3 | N+4 |
|---|---|---|---|---|---|
| 内容 | 请求头标识 0x12 0x4c |
指令编号 | 内容长度N | 数据内容 | 校验和 |
示例：ID2 舵机以最大功率，500ms 时间旋转到 90 度的位置
- 响应协议格式
| 字节位 | 0~1 | 2 | 3 | 4~N+3 | N+4 |
|---|---|---|---|---|---|
| 内容 | 响应头标识 0x05 0x1c |
指令编号 | 内容长度N | 数据内容 | 校验和 |
解包：0x86 0x03 是当前的舵机角度，解包后是 902，转换为角度制就是 90.2 度。
Tip
- 产品支持多种控制指令，不同指令长度可能存在差异。为避免因指令丢包导致控制异常，建议在指令发送完成后再增加至少 10ms 的间隔时间。 例如：指令1（发送完成）→ 延迟10ms → 指令2（发送完成）→ 延迟10ms → 指令3
- 在默认设置下，当前指令执行过程中，若伺服舵机收到新的控制指令，将立即中断当前指令并优先执行新指令。原指令将不再继续执行。
- 通过发送对应 ID 的 Ping 指令，根据回包情况判断该舵机是否在线。
9. 运动控制
9.1 单圈角度控制
支持按时间/速度两类控制，参数包含目标角度、运行功率、加减速等；并可通过单圈角度读取指令获取当前位置。
| 指令ID | 指令名称 | 参数 |
|---|---|---|
| 08 (0x08) | 简易单圈角度控制 | 目标角度、运动时间、运行功率 |
| 11 (0x0B) | 高级单圈角度控制（基于时间） | 目标角度、运动时间、加速时间、减速时间、运行功率 |
| 12 (0x0C) | 高级单圈角度控制（基于速度） | 目标角度、运动速度、加速时间、减速时间、运行功率 |
| 10 (0x0A) | 单圈角度读取 | 当前角度 |
梯形加减速
Note
- 控制范围：单圈模式可控范围为 ±180°。
- 控制单位：角度单位为 °，最小控制精度 0.1°。
9.2 多圈角度控制
支持按时间/速度两类控制，参数包含目标角度、运行功率、加减速等；并可通过多圈角度读取指令获取当前位置。
| 指令ID | 指令名称 | 参数 |
|---|---|---|
| 13 (0x0D) | 简易多圈角度控制 | 目标角度、运动时间、运行功率 |
| 14 (0x0E) | 高级多圈角度控制（基于时间） | 目标角度、运动时间、加速时间、减速时间、运行功率 |
| 15 (0x0F) | 高级多圈角度控制（基于速度） | 目标角度、运动速度、加速时间、减速时间、运行功率 |
| 16 (0x10) | 多圈角度读取 | 当前角度 |
梯形加减速
Note
- 控制范围：多圈角度模式下，控制范围为 ±368,640°（±1,024圈）。
- 控制单位：角度单位为 °，最小控制精度 0.1°。
绝对角度重设
- 在舵机处于释放锁力状态时，可通过上位机或指定指令来重设当前角度数据。
- 重设后，舵机会以当前绝对位置来重设角度，再次设定后的角度初始值将在 -180° 至 +180° 范围内。
示例：如图所示，A1 点当前角度为 6,880°，重设后的角度为 θ1。A2 点当前角度为 6,800°，重设后的角度为 -θ2。
多圈重置
断电角度记忆
- 支持断电角度记忆功能。
- 断电后，若伺服舵机的角度未发生变化，则上电后读取的当前角度值保持不变。 例如：A 点为断电前的角度位置 6,800°，断电期间角度未改变，舵机仍停留在 A 点，则上电后读取的角度仍为 6,800°。
- 断电后，若由于外力作用导致舵机角度发生变化，则再次上电后读取到的角度值将落在记忆角度 ±180° 的范围内。 例如：如图所示，A 点为断电前的角度 6,800°。若断电期间舵机被外力转动，最终停在 B1 点，则上电后读取角度为 6,920°；若停在 B2 点，则读取角度为 6,680°。
掉电记忆
9.3 阻尼模式
- 允许伺服舵机在外部力的作用下调整到不同的角度位置，同时保持一定的阻尼效果。
- 阻尼系数可自定义。
9.4 停止指令
- 客户可以根据不同运动控制需要，选择合适的停止指令类型，具体类型详见下表。
- 停止指令也可被用于伺服舵机在堵转保护下，恢复正常工作状态使用。
- 当伺服舵机在失锁状态下，发送“保持锁力”指令，可使其从当前位置重建锁力。
| 停止指令类型 | 动作模式 |
|---|---|
| 失去锁力 | 舵机立即停止运动，并释放锁力。 |
| 保持锁力 | 舵机立即停止运动，并维持锁力，或在无锁力状态恢复锁力。 |
| 保持阻尼 | 舵机立即停止运动，并进入阻尼模式，外力可以调整角度。 |
9.5 同步指令
- 单条指令同时包含多个伺服舵机的控制指令，适用于多个舵机协同动作的场景。
- 每个伺服舵机通过唯一的 ID 与指令内容中的参数进行匹配，仅解析并响应与自身 ID 相关的控制信息。
- 所有伺服舵机接收完指令后，将同时开始执行各自的指令，实现同步动作效果。
9.6 异步指令
- 异步指令由异步写入指令和异步执行指令两部分组成。
- 异步写入指令发送后，再发送需要执行的运动指令，使该指令暂存在对应 ID 伺服舵机的寄存器中，该运动指令不会立即执行，需通过异步执行指令统一启动。
- 当异步执行指令下达时，所有已暂存运动指令的伺服舵机将同时执行对应动作，实现多个伺服舵机的同步控制效果。
- 已暂存的运动指令，在未重新写入或未断电的情况下将持续保留，不会因其他指令的运行而被覆盖或清除。
- 异步指令被触发执行后，相关参数将被自动清除，不再保留。