Servo programmierung im Vergleich

Servos sind in der Arduino-Welt unverzichtbar, um präzise Bewegungen zu erzeugen – sei es für Roboterarme, Droiden oder animatronische Figuren. Je nachdem, wie flüssig die Bewegung sein soll, gibt es verschiedene Möglichkeiten: die einfache Standardsteuerung, eine selbst programmierte smoothe Variante mit millis() oder die Nutzung spezialisierter Bibliotheken für sanfte Übergänge.

1. Arduino Servo Standard (Servo.h)

• Funktionsweise:

#include <Servo.h> 

Servo myServo; 

myServo.attach(9); 
myServo.write(90); // springt sofort in die Zielposition

#include <Servo.h> 

Servo myServo; 

myServo.attach(9); 
myServo.write(90); // springt sofort in die Zielposition

• Eigenschaften:
  • Stellt den Servo sofort auf die Zielposition.
  • Bewegung ist sprunghaft → von Position A nach Position B in einem Schritt.
  • Kein Timing nötig, da write() sofort gesetzt wird.
  • Sehr simpel, aber wirkt „robotisch“.
• Vorteil: Einfach, zuverlässig, leicht zu implementieren.
• Nachteil: Keine sanften Bewegungen, nur Sprünge.

2. Smooth per millis() (eigene Umsetzung)

• Funktionsweise:
  • Statt sofort write() mit Endposition aufzurufen, nutzt man eine Variable currentPos, die in kleinen Schritten auf targetPos zuläuft.
  • Zeitsteuerung erfolgt über millis() → also kein delay().
  Beispiel:

unsigned long previousMillis = 0; 
int currentPos = 0; 
int targetPos = 90; 
int stepSize = 1; 
unsigned long interval = 20; // alle 20ms ein Schritt 

void loop() { 
unsigned long currentMillis = millis(); 
  if (currentMillis - previousMillis >= interval) { 
    previousMillis = currentMillis; 
    if (currentPos < targetPos) currentPos += stepSize; 
    if (currentPos > targetPos) currentPos -= stepSize; 
    myServo.write(currentPos); 
  } 
}

unsigned long previousMillis = 0; 
int currentPos = 0; 
int targetPos = 90; 
int stepSize = 1; 
unsigned long interval = 20; // alle 20ms ein Schritt 

void loop() { 
unsigned long currentMillis = millis(); 
  if (currentMillis - previousMillis >= interval) { 
    previousMillis = currentMillis; 
    if (currentPos < targetPos) currentPos += stepSize; 
    if (currentPos > targetPos) currentPos -= stepSize; 
    myServo.write(currentPos); 
  } 
}

• Eigenschaften:
  • Bewegung ist gleichmäßig und sichtbar „smooth“.
  • Geschwindigkeit lässt sich über stepSize und interval einstellen.
  • Keine Blockierung → andere Tasks laufen parallel.
• Vorteil: Kontrolle über Geschwindigkeit, smooth und individuell einstellbar.
• Nachteil: Man muss selbst Code für Beschleunigung, Abbremsen etc. schreiben, wenn man mehr Realismus will.

3. Smooth-Servo-Bibliotheken (z. B. VarSpeedServo, ServoEasing, AccelStepper für Stepper)

• Funktionsweise:
  • Bibliothek übernimmt die sanfte Bewegung.
  • Man gibt Start- und Zielposition sowie Geschwindigkeit/Easing an, Bibliothek berechnet die Zwischenwerte.
  Beispiel mit ServoEasing:

#include <ServoEasing.h>
 
ServoEasing myServo; 

void setup() { 
  myServo.attach(9); 
  myServo.write(0); 
} 

void loop() { 
  myServo.easeTo(90, 30); // Ziel 90°, Geschwindigkeit 30 
}

#include <ServoEasing.h>
 
ServoEasing myServo; 

void setup() { 
  myServo.attach(9); 
  myServo.write(0); 
} 

void loop() { 
  myServo.easeTo(90, 30); // Ziel 90°, Geschwindigkeit 30 
}

• Eigenschaften:
  • Sanfte Übergänge automatisch.
  • Unterstützt „Easing-Funktionen“ (linear, beschleunigt, abgebremst).
  • Mehrere Servos gleichzeitig synchron steuerbar.
• Vorteil: Professionell wirkende Bewegungen mit wenig Code.
• Nachteil: Bibliotheken können etwas größer/schwerer sein und bieten evtl. mehr Features als nötig.
• Link: https://github.com/ArminJo/ServoEasing

Vergleich

👉 Kurz gesagt:

• Servo.h = für schnelle Tests oder simple Anwendungen.
• millis()-Variante = ideal, wenn man viel Kontrolle will und den Code im Griff haben möchte.
• Smooth-Bibliothek = wenn’s filmreif aussehen soll (z. B. bei Droiden oder Animatronics).