智能控制及其在機器人領(lǐng)域的運用

1、智能控制及其在機器人領(lǐng)域的運用摘要：近年來，隨著控制理論的發(fā)展，智能控制理論應(yīng)運而生。 在智能控制理論逐漸成熟的今天，其被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。機器人 作為20世紀以來的重要發(fā)明，在諸多方面改變的人們的生活?；诖?， 本研究在概述智能控制理論的基礎(chǔ)上，分析了智能技術(shù)的發(fā)展，然后 進一步分析了智能控制技術(shù)在機器人領(lǐng)域的具體應(yīng)用。關(guān)鍵詞：智能控制；機器人；應(yīng)用0引言隨著科技的發(fā)展，機器人技術(shù)已經(jīng)獲得了很大的進步，并在諸多 行業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用。為進一步促進機器人更好地應(yīng)用于各個領(lǐng)域， 本研究基于控制理論的角度，探討了智能控制在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用， 以希望為進一步研究機器人技術(shù)的人員提供參考。1智能控制

2、理論概述1.1智能控制內(nèi)涵智能控制是一種由自動控制交叉思想和人工智能思想融合的理論， 其系統(tǒng)主要包括三種，即以人工控制為核心的系統(tǒng)，以人工和及其同 時為核心的系統(tǒng)，以機器控制為核心的系統(tǒng)1。智能控制理論的基礎(chǔ)是 運籌學(xué)中相關(guān)的理論。智能控制系統(tǒng)的特點主要有分布式、分級式以 及開放式2。同時，智能控制系統(tǒng)還具有較強的綜合信息處理能力。不 過，智能控制也存有一定的局限，如終極目標不是高級自動控制，服 務(wù)對象主要是非線性的對象等等。1.2智能控制方法智能控制的方法主要有模糊網(wǎng)絡(luò)智能控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制以 及分層地接智能控制等等3。智能控制在實際應(yīng)用過程中，往往是將多 個方法融合在一起然后使用。比較

3、常見且典型的方法主要有模糊智能 控制法以及專家智能控制法。其中，模糊智能控制法主要是指將知識 庫與模糊模式推理機和輸出量模塊進行組合的一種方法4。專家智能控 制法是指將智能控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制理論進行融合的一種方法。2智能控制技術(shù)的發(fā)展近年來，隨著仿真技術(shù)、建模技術(shù)以及人工智能計算機技術(shù)等的 發(fā)展，智能控制技術(shù)也獲得了飛速的發(fā)展。智能控制技術(shù)是對傳統(tǒng)控 制技術(shù)的傳承的發(fā)展。在智能控制技術(shù)大力發(fā)展的今天，人們的生活 發(fā)生了顯著的變化。智能控制技術(shù)在發(fā)展過程中，其主要方向是理論 方法研究和智能控制技術(shù)集成研究。近年來，對智能控制技術(shù)的研究 更是出現(xiàn)了新的熱潮，如智能決策、學(xué)習(xí)控制、專家控制、神經(jīng)控

4、制、 智能規(guī)劃以及視覺控制等等。雖然我國智能控制技術(shù)發(fā)展去不較晚， 但發(fā)展勢頭卻十分強勁。智能控制技術(shù)在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用是最主要 的方向，其不僅能夠促使機器人更加的人性化，還能夠促使機器人更 加的智能化。因此，本研究重點總結(jié)和分析了智能控制技術(shù)在機器人 領(lǐng)域的應(yīng)用。3智能控制在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用3.1機器人行動控制領(lǐng)域的應(yīng)用智能控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機器人行動控制領(lǐng)域。以智能控制技 術(shù)在機器人機械手位置控制的應(yīng)用為例，在應(yīng)用過程中，上位機采用 的是PC機，作用在于實現(xiàn)對關(guān)節(jié)運動軌跡的規(guī)劃、命令傳輸以及信息 反饋。下位機采用的是MCS96單片機，作用在于定位機械手關(guān)節(jié)位置。微處理器控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與

5、上位機信息交換，進而獲取關(guān)節(jié)的指令， 并進行信息反饋。同時，這一系統(tǒng)還能夠?qū)﹃P(guān)節(jié)的運動進行控制。在 該系統(tǒng)中，采用模糊控制方法，不僅能夠消除控制系統(tǒng)的誤差，還能 夠提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這是智能控制技術(shù)應(yīng)用的一個重要體現(xiàn)。另外， 還有一種機器人，即四條連桿和從動滾輪組成的機器人，其在移動過 程中，主要依靠的是后補兩條滾輪。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制技術(shù)的應(yīng) 用就能夠很好地實現(xiàn)，并在實際的應(yīng)用過程中，減低機器人系統(tǒng)誤差。 除此之外，智能控制技術(shù)在應(yīng)用過程中，還能夠?qū)C器人的行動計劃 進行控制。例如，在同一十字路口，對多個機器人的行動進行控制， 就會存有回避以及協(xié)調(diào)的問題。在實現(xiàn)這一功能的過程中，智能控制

6、技術(shù)在機器人行動領(lǐng)域的應(yīng)用，為其提供了分布式行動和集中式行動。 首先對機器人所遇到的不同障礙進行設(shè)定，然后在機器人內(nèi)容進行運 動規(guī)則的設(shè)計，采用分布式行動，促使機器人在行動過程中對于沖突 區(qū)域采取避讓的方式?？傊?，智能控制技術(shù)在機器人行動領(lǐng)域中的應(yīng) 用是重要的。3.2機器人技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用隨著人工智能技術(shù)、制造技術(shù)以及計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，人們 對機器人技術(shù)的性能以及智能化水準也提出了更高的要求。為此，智 能控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機器人技術(shù)領(lǐng)域。智能控制技術(shù)中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的應(yīng)用是十分重要的，其對于路徑的規(guī)劃起到很好的效果。以神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為例，機器人的工作空間主要可分為兩個，即障礙 空間和

7、自由空間。其中，對機器人自由空間的表示采用的是Kohonen 神經(jīng)元的權(quán)向量，在空間中隨機選取相對應(yīng)的坐標，并將其視為網(wǎng)絡(luò) 輸入，通過信息的輸入，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就會進行學(xué)習(xí)，然后以分布的形式 進行體現(xiàn)。在學(xué)習(xí)過程中，其主要是通過公式來反應(yīng)的，在神經(jīng)功能 與模糊控制結(jié)合后，會形成局部規(guī)劃器，局部控制器具有推理的功能。 機器人在行走的過程中，就會遇到模糊控制，進而改變行動路徑。除 此之外，仿真機器人以及兩足步行機器人也都是智能控制技術(shù)應(yīng)用于 機器人領(lǐng)域的重要典型。關(guān)于智能控制技術(shù)在機器人技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用， 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用能夠解決諸多的問題，如變結(jié)構(gòu)問題、非線性問 題以及多變量問題等等。因此，未來在機器

8、人技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用中，智 能控制技術(shù)的應(yīng)用必將日益廣泛。3.3機器人生產(chǎn)線領(lǐng)域的應(yīng)用智能控制技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于機器人生產(chǎn)線領(lǐng)域。在計算機技術(shù) 飛速發(fā)展的今天，企業(yè)間的競爭日益激烈，為進一步降低成本，自動 化生產(chǎn)備受關(guān)注和重視。這種背景下，智能控制機器人被廣泛應(yīng)用于 生產(chǎn)線中。在生產(chǎn)線產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，智能監(jiān)控技術(shù)、智能機器人 被應(yīng)用其中。以智能移動式水果采摘機器人的設(shè)計為例，其就是將智 能控制技術(shù)應(yīng)用于機器人生產(chǎn)線的領(lǐng)域的重要體現(xiàn)。在這一系統(tǒng)設(shè)計 過程中，其主要有機械結(jié)構(gòu)和智能結(jié)構(gòu)兩部分，在智能結(jié)構(gòu)部分，采 用的系統(tǒng)主要是伺服電機驅(qū)動、傳感器控制模塊、運動控制卡以及數(shù) 據(jù)采集卡等等。在進行實際作

9、業(yè)前，先對目標果實進行識別和定位， 并確定三維位置。其中，包括對果樹成熟度的判斷以及空間坐標體系 的計算等等。同時，在進行設(shè)計的過程中，還對其軟件和硬件系統(tǒng)進 行了設(shè)計，設(shè)計結(jié)束后，對采摘的成功率進行實驗，實驗結(jié)果顯示， 無論在何種天氣下，智能機器人均能夠保持正常的移動，同時也能夠 準確完成采摘作業(yè)。通過實驗，研究結(jié)果表明，智能采摘成功率在85% 以上。由此可見，智能控制技術(shù)在應(yīng)用于機器認生產(chǎn)線領(lǐng)域的過程中 是具有重要的意義的。4結(jié)論總之，隨著智能控制理論的逐漸深入，其在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用也 逐漸加深。智能控制技術(shù)不僅可以應(yīng)用到機器人行動控制領(lǐng)域，還可 以應(yīng)用到機器人技術(shù)領(lǐng)域，更可以應(yīng)用到機器人生產(chǎn)線領(lǐng)域。在機器 人行動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，其能夠在很大水準上減少系統(tǒng)誤差，并且也 能夠有效對機器人的行動路線進行控制。在機器人技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用， 能夠提升機器人的速度和精度，同時還實現(xiàn)了機器人的記憶功能和學(xué) 習(xí)功能。在機器人生產(chǎn)線領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠在一定水準上解放勞動力。 不過，因為科技的有限，智能控制在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用中依然存有一 定的局限，因而未來還應(yīng)繼續(xù)加大這方面的研究。參考文獻:1馮晨昱.智能控制在機器人領(lǐng)域中的應(yīng)用研究.智富時代， 2018， 19 （1）： 125-128.2蔡濟云.工業(yè)機器人在自動