跟蹤伺服系統(tǒng)具有捕獲瞄準(zhǔn)的功能，廣泛應(yīng)用于航天、航空及軍事工業(yè)。本節(jié) 將介紹一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的光電跟蹤伺服裝置的制作，并由此引出一個(gè)和仿 生學(xué)密不可分的器件——施密特觸發(fā)器。讀者可以通過(guò)這個(gè)小模型的制作，直觀地 了解施密特觸發(fā)器的特性和跟蹤伺服系統(tǒng)的控制理念。
讓我們?cè)囍谩暗图夹g(shù)”的方式進(jìn)行思考， 一個(gè)可以在二維平面上跟蹤光線的 伺服系統(tǒng)可以有多簡(jiǎn)單呢?請(qǐng)看圖1-14,只需要4個(gè)元器件：兩個(gè)光敏二極管、 一 片數(shù)字邏輯集成電路、一個(gè)減速電機(jī)。這些元器件都是電子愛(ài)好者工作室里常備的 材料，它們真的可以制作出一個(gè)能夠正常工作的自動(dòng)控制系統(tǒng)嗎?答案是肯定的， 這個(gè)電路可以作為學(xué)習(xí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的一塊敲門磚。
材 料 ：
>>74HC240,1片
>>紅外線接收二極管，2個(gè) >>鋰電池，1塊
>>減速電機(jī)，1個(gè)
>>車條，1根
>> 端子芯(軸連器),1個(gè) >>手機(jī)充電器，1個(gè)
>>導(dǎo)線，適量
>>排針、排座，2位
制作光電跟蹤頭對(duì)感光元件沒(méi)有特別的要求，紅外線二極管、光敏二極管、光 敏電阻都可以使用。感光元件串聯(lián)在電源兩端，為了降低強(qiáng)光下的能量消耗，可以 采取適當(dāng)?shù)恼诠獯胧垢泄庠趶?qiáng)光下的阻抗不會(huì)太低。
74HC240 是一片帶有施密特觸發(fā)輸入特性的3態(tài)8路反相緩沖器，每個(gè)反相器的 Z大輸出電流為±35mA 。 為了能夠良好地驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，需要每4個(gè)反相 器為 一 組(圖1- 14中的IC1和 IC2 為兩組)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的一相。芯片的第1/19腳為 使能端，實(shí)際使用中要接低電平(電源地)。
電機(jī)為機(jī)器人制作中常用的N20 微型減速電機(jī)，標(biāo)稱電壓為6V 。要求電機(jī)轉(zhuǎn)速 低于30r/min 。 這個(gè)電路的實(shí)際工作電壓是3.7V。
端子芯取自工業(yè)連接器里面的接線排座。 一 個(gè)排座里可以拆出很多銅質(zhì)端子 芯，它的結(jié)構(gòu)是 一 根內(nèi)徑4mm 的小銅管，兩側(cè)有兩個(gè)螺絲。用它可以很方便地將 電機(jī)主軸與隨動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在一起。
鋰電池充電器由廢手機(jī)充電器改制而成，兩位鍍金排針、排座作為充電接口。
機(jī)器人電子部分的主要元件使用的三極管是C1815, 可以替換成電流更大的8050,也可以使 用其他型號(hào)的小功率NPN 型三極管。鋰電池充電器用一個(gè)報(bào)廢的摩托羅拉手機(jī)充電器(標(biāo)稱輸出 4.4V/1A)改造而成
機(jī)器人的身體。身體是一個(gè)由兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可以自由活動(dòng)的小 車式底盤(pán)。身體相當(dāng)于機(jī)器人的骨架，機(jī)器人的傳感器和控制器都搭載在它上面。 車輪和電機(jī)構(gòu)成了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)器官
上位機(jī)軟件負(fù)責(zé)根據(jù)誤差信號(hào),伺服控制器從主機(jī)得到控制指令,進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗螽a(chǎn)生相應(yīng)的PWM 電機(jī)控制信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),利用上位機(jī)的 CMOS 定時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以精確到微秒級(jí)
一種附加力外環(huán)的機(jī)器人力/位置自適應(yīng)模糊控制方法,是把力控制器的輸 出作為位置控制給定的修正值，通過(guò)提高位置控制的精度達(dá)到控制力的目的，并利用自 適應(yīng)模糊控制的魯棒性，使控制系統(tǒng)對(duì)不同的剛性環(huán)境具有自適應(yīng)能力
機(jī)器人的進(jìn)化控制系統(tǒng)用于復(fù)雜系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)，可以很好地解決其學(xué)習(xí)與適應(yīng)能力問(wèn)題,根據(jù)環(huán)境的特點(diǎn)和自身的目標(biāo)自主地產(chǎn)生各種行為能力,展現(xiàn)適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的自主性
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息的并行處理能力和快速性，適于實(shí)時(shí)控制和動(dòng)力學(xué)控制;能夠解決那些用數(shù)學(xué)模型或規(guī)則描述難以處理或無(wú)法處理的控制過(guò)程;具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力和信息綜合能力
1)基于模式識(shí)別的學(xué)習(xí)控制;2)反復(fù)學(xué)習(xí)控制;3)重復(fù)學(xué)習(xí)控制;4)連接主義學(xué)習(xí)控制，包括再勵(lì)(強(qiáng)化)學(xué)習(xí)控制;5)基于規(guī)則的學(xué)習(xí)控制，包括模糊學(xué)習(xí)控制;6)擬人自學(xué)習(xí)控制;7)狀態(tài)學(xué)習(xí)控制
模糊控制提供一種實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)(基于規(guī)則)的甚至語(yǔ)言描述的控制規(guī)律的新機(jī)理,由模糊化接口、知識(shí)庫(kù)、 推理機(jī)和模糊判決接口4個(gè)基本單元組成
一個(gè)典型的和廣泛應(yīng)用的基于知識(shí)的控制系統(tǒng)包含知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、控制規(guī)則集和/或控制算法等;推理機(jī)用于記憶所采用的規(guī)則和控制策略,根據(jù)知識(shí)進(jìn)行推理，搜索并導(dǎo)出結(jié)論
遞階智能控制是按照精度隨智能降低而提高的原理(IPDI) 分級(jí)分布的,由三個(gè)基本控制級(jí)構(gòu)成的,系統(tǒng)的輸出是通過(guò)一組施于驅(qū)動(dòng)器的具體指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的
雷伯特-克雷格位置/力混合控制器為R-C 控制器,P(q) 為機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；T 為力變換矩陣; 操作空間力和位置混合控制系統(tǒng),末端工具的動(dòng)態(tài)性能將直接影響操作質(zhì)量
每個(gè)關(guān)節(jié)所需要的力或力矩 T, 是由五個(gè)部分組成的,第一項(xiàng)表示所有關(guān)節(jié)慣量的作用,各個(gè) 關(guān)節(jié)的慣量被集中在一起,存在有關(guān)節(jié)間耦合慣量的作用,第三項(xiàng)和第四項(xiàng)分別表示向心力和哥氏力的作用
