智能控制應(yīng)用于機(jī)器人行業(yè)中（3篇）范文

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第一篇：機(jī)器人設(shè)計中智能控制的應(yīng)用

摘要：

研究基于嵌入式的雙足機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計，以Cortex-M3內(nèi)核的STM32F013ZET6控制芯片作為系統(tǒng)微控制器，設(shè)計出控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)方案。該控制系統(tǒng)結(jié)合無線傳輸、傳感器技術(shù)與嵌入式技術(shù)，以模塊化設(shè)計實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和指令執(zhí)行。采用無線射頻模塊CC1101負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程操作控制，運(yùn)用多軸運(yùn)動處理組件MPU6050監(jiān)測機(jī)器人姿態(tài)并實時反饋，并處理數(shù)據(jù)使得機(jī)器人快速調(diào)整相應(yīng)姿態(tài)，通過PC終端操作系統(tǒng)及顯示結(jié)果。經(jīng)過多次的實驗測試，系統(tǒng)各個模塊配合良好，實時性好、性能穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)自由行走。

關(guān)鍵詞：

機(jī)器人；雙足行走；自動控制；數(shù)據(jù)采集

隨著科學(xué)技術(shù)和生活水平的不斷提高，以及機(jī)器人技術(shù)的深入研究，機(jī)器人技術(shù)因其高效、精準(zhǔn)的優(yōu)點，為人類帶來便利。近年來，關(guān)于利用機(jī)器人技術(shù)幫助行動不便人士的研究逐步深入，例如幫助患者步行、上樓梯、跨越障礙物，達(dá)到模仿人的動作效果[1]。為行走不便人士帶來福音，仿生直立雙足機(jī)器人有重要的研究價值和意義[2]。但這對機(jī)器人控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、實時性提出了更加高的要求。因此，以Cortex-M3內(nèi)核的STM32F013ZET6微處理器為核心，設(shè)計出一種實時性好、性能穩(wěn)定、方便操控的雙足機(jī)器人控制系統(tǒng)。

1系統(tǒng)設(shè)計

機(jī)器人控制系統(tǒng)是由機(jī)載控制系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、PC上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成，其中機(jī)載控制系統(tǒng)是本系統(tǒng)設(shè)計核心部分。圖1為機(jī)器人控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。PC上位機(jī)通過采用CC1101無線模塊將控制指令傳送到機(jī)載控制系統(tǒng)，機(jī)載控制系統(tǒng)收到控制指令后執(zhí)行指令并通過自定義協(xié)議加密成數(shù)據(jù)包后反饋到監(jiān)控上位機(jī)顯示，通過實時信息反饋能夠了解機(jī)器人狀態(tài)參數(shù)，并能完成監(jiān)控機(jī)器人數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)傳輸—指令執(zhí)行的實施，實現(xiàn)智能化監(jiān)控。

1.1系統(tǒng)硬件設(shè)計

機(jī)載控制系統(tǒng)的主控制器選用具有高性能、低功耗的Cortex-M3內(nèi)核STM32F013ZET632位處理器，工作頻率最高可達(dá)到72MHz，擁有16個外部中斷，可以滿足多路中斷處理數(shù)據(jù)，以及內(nèi)部多達(dá)16個定時器，每個定時器可以4個脈沖計數(shù)器，可以完成多路PWM的控制，并且該芯片自帶2個I2C通信接口、5個USART接口、3個SPI接口等，通過這些通信接口可以快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)交換，提高機(jī)器人控制系統(tǒng)實時性。控制系統(tǒng)圍繞著STM32F013ZET6搭建起主控制處理信息接收以及信息輸出的功能，形成機(jī)載控制系統(tǒng)。它由電源模塊、陀螺儀模塊、無線模塊、主控模塊、加速度計模塊、舵機(jī)組模塊組成，電源部分采用TI的穩(wěn)壓芯片LM2596S，該芯片可以滿足多個舵機(jī)聯(lián)合啟動以及芯片電源供給，系統(tǒng)并且采用MPU6050模塊和角度傳感器MMA7361實時采集機(jī)器人直立狀態(tài)通過采用無線模塊CC1101進(jìn)行數(shù)據(jù)包反饋到監(jiān)控上位機(jī)。機(jī)器人通過搭載MPU6050模塊、超聲波模塊、角度傳感器等模塊可以實現(xiàn)對不同環(huán)境下精確數(shù)據(jù)采集和改變機(jī)器人狀態(tài)等功能[3]。

1.2角度檢測設(shè)計

采用MPU6050模塊和MMA7361角度傳感器作為姿態(tài)數(shù)據(jù)采集的傳感器，MPU6050模塊整合了3軸陀螺儀、3軸加速器，可以通過高達(dá)400kHz快速模式的I2C，最高至20MHz的SPI串行主機(jī)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，模塊通過PID算法和卡爾曼濾波算法將角速度和加速計融合計算出角度，該模塊用于機(jī)器人檢測重心方向。并采用具有MMA7361角度傳感器頻率及解析度高，提供精確的墜落、傾斜、移動、放置、震動和搖擺自我檢測等特點。主控芯片通過A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換并采取歸一算法減小零點溫漂。該模塊采集精度高，用于檢測機(jī)器人腿部角度，通過腿部角度估算出機(jī)器人步伐大小，這樣能夠更好的控制機(jī)器人，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[4]。

1.3超聲波模塊壁障設(shè)計

為了更好的保護(hù)機(jī)器人機(jī)身，防止其與物體發(fā)生碰撞，系統(tǒng)采用超聲波模塊HC-05，它具有指向性強(qiáng)，功耗低，采集距離遠(yuǎn)等優(yōu)點。主控制器通過使用推挽形式將脈沖信號加到超聲波換能器兩端，這樣可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度，使機(jī)器人感知距離更遠(yuǎn)，同時機(jī)器人通過控制安裝在超聲波上的舵機(jī)轉(zhuǎn)動，通過不同角度采集回來的距離進(jìn)行比較，選擇合適路徑進(jìn)行直立行走，實現(xiàn)自動壁障功能。使用超聲波模塊可以使機(jī)器人更好利用活動空間完成任務(wù)，機(jī)器人捕捉到距離通過無線將距離實時發(fā)送到上位機(jī)反饋顯示。

1.4數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計

無線通信系統(tǒng)通過使用主控芯片的USART接口器完成數(shù)據(jù)發(fā)送以及數(shù)據(jù)接收，將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解幀得到真正的數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)傳輸簡單。機(jī)器人通信和PC上位機(jī)通信采用一致的幀格式協(xié)議進(jìn)行加密，即使用8位數(shù)據(jù)，一個起始位和一個停止位的形式[5]，為了保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和有效性，機(jī)器人將采集到數(shù)據(jù)通過采取加工帶有校驗功能。為了有利于系統(tǒng)后期的功能拓展和硬件維護(hù)，程序和硬件均采用模塊化的設(shè)計，同時使系統(tǒng)具有規(guī)范性和可靠性。系統(tǒng)采用CC1101無線模塊作為該電路的數(shù)據(jù)傳輸模塊，該無線傳輸模塊與微控制器的電路接口采用串行通信原理，硬件連接示意圖如圖2所示。數(shù)據(jù)間通信使用標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口，并設(shè)計高速光耦隔離PC817模塊以及接入頻率更高的外部晶振，以提高芯片運(yùn)行速度和增強(qiáng)EMC電磁兼容性能[6]，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。通過接收PC上位機(jī)的控制指令，完成機(jī)器人的控制、數(shù)據(jù)采集和發(fā)送等功能。

1.5監(jiān)控上位機(jī)設(shè)計

監(jiān)控上位機(jī)用于觀察機(jī)器人實時狀態(tài)以及實現(xiàn)控制機(jī)器人的行走、靜態(tài)轉(zhuǎn)彎及上下樓梯等操作，PC上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對機(jī)器人要求有多種監(jiān)控方式[7]，有PC監(jiān)控上位機(jī)手動控制、遙控指令控制、預(yù)先脫機(jī)程序智能控制等。控制系統(tǒng)要求能判斷中斷優(yōu)先級、而且能夠同時實現(xiàn)多任務(wù)實施和數(shù)據(jù)采集，形成動作控制—動作完成—信息反饋，完成機(jī)器人的信息接收、信息處理、信息輸出等功能，實現(xiàn)人性化、智能化[8]。在目前的嵌入式操作系統(tǒng)中有Linux、UC/OS、UC/GUI等多種，都具備各自的優(yōu)勢[9]。機(jī)器人系統(tǒng)要求軟件的編寫可靠、簡單易操作。因此，本系統(tǒng)的采用VB開發(fā)一款功能全面的監(jiān)控上位機(jī)。

2系統(tǒng)測試

機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)也是該控制系統(tǒng)的重要組成部分，PC上位機(jī)要求不僅能夠給機(jī)器人發(fā)送控制指令到機(jī)器人，并且能接收機(jī)器人上的傳感器單元（MPU6050模塊、超聲波模塊、角度傳感器等）采集到的數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行反饋顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)上位機(jī)和無人機(jī)控制程序之間雙向通信，完成機(jī)器人所需的任務(wù)。這次測試機(jī)器人控制系統(tǒng)的行走狀態(tài)，通過實驗結(jié)果表明機(jī)器人成功實現(xiàn)原地踏步、直線行走、靜態(tài)轉(zhuǎn)彎等動作，系統(tǒng)能夠及時響應(yīng)。

3結(jié)論

文中設(shè)計了基于嵌入式的仿生直立雙足機(jī)器人控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的硬件和軟件均采用模塊化的設(shè)計方法，有利于系統(tǒng)后期的功能拓展和硬件維護(hù)，并對MPU6050模塊采集回來的角度通過運(yùn)用PID控制算法和卡爾曼濾波算法解算合成，采用超聲波模塊檢測安全距離實現(xiàn)機(jī)器人自我保護(hù)的功能，通過各模塊相互協(xié)助成功地實現(xiàn)了機(jī)器人實現(xiàn)原地踏步、直線行走、靜態(tài)轉(zhuǎn)彎及上下樓梯等運(yùn)動。系統(tǒng)整體繞著ARM構(gòu)成的微控制器運(yùn)轉(zhuǎn)，具有行走穩(wěn)定、運(yùn)動迅速、接收信號靈敏等特點。仿生直立機(jī)器人涉及到仿生學(xué)、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)及自動控制理論的綜合運(yùn)用，在臨床醫(yī)學(xué)、義肢設(shè)計等領(lǐng)域得到更好的發(fā)展與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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作者:余有明 莫浩明 余澤煌 單位:廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院

第二篇：智能控制在機(jī)器人行業(yè)中的應(yīng)用

摘要：

我國對于機(jī)器人的研究起步較晚，技術(shù)相對比較落后，為了提升機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的速度，國家制定了相應(yīng)的政策，鼓勵智能控制的發(fā)展及在機(jī)器人行業(yè)中的普及。本文對智能控制技術(shù)的發(fā)展歷程及主要算法進(jìn)行介紹，并提出了智能控制在機(jī)器人行業(yè)中的具體應(yīng)用方法，以期促進(jìn)我國機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展，縮小與國際先進(jìn)技術(shù)之間的差距。

關(guān)鍵詞：

智能控制;機(jī)器人;原理;應(yīng)用

1引言

機(jī)器人的研究與應(yīng)用自20世紀(jì)以來得到了普遍發(fā)展，改變了人們傳統(tǒng)的手工作業(yè)方式，使得各行各業(yè)向著自動化的方向發(fā)展。可以說，機(jī)器人的出現(xiàn)在很大程度上改變了人類的生活，伴隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器人行業(yè)得以迅速發(fā)展，使得人們的思維也發(fā)生了一定變化。作為自動化控制技術(shù)史上的一個重要里程碑，智能控制技術(shù)的誕生顛覆了控制技術(shù)的概念。在智能控制技術(shù)中，結(jié)合了計算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多方面的先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)與機(jī)器人的結(jié)合極大地促進(jìn)了機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展，因此對智能控制在機(jī)器人行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有現(xiàn)實意義。

2智能控制技術(shù)

智能控制技術(shù)的誕生使得人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，應(yīng)用范圍廣泛，作為其應(yīng)用領(lǐng)域之一的機(jī)器人行業(yè)，其發(fā)展方向也發(fā)生了改變。在智能控制技術(shù)的發(fā)展歷程中，主要經(jīng)歷了兩個階段，一是對最基本理論方法的研究，二是通過綜合多種理論方法達(dá)到更加理想的效果，也就是智能控制技術(shù)的集成化發(fā)展[1]。在智能控制技術(shù)中，應(yīng)用到的算法主要有以下兩種：一是遺傳算法，二是蟻群算法。所謂遺傳算法指的是以生物學(xué)遺傳機(jī)制與進(jìn)化論原理為基礎(chǔ)，從而展開一種并行隨機(jī)搜索的優(yōu)化算法。在這種算法中，主要根據(jù)選取的適配值函數(shù)完成對個體的篩選，保留適配值高的個體，從而組成一個新群體，這種新群體不僅具備了上一代信息，而且優(yōu)于上一代，通過此方式不斷循環(huán)，不斷提升群體中的個體適應(yīng)度，直到符合條件為止；而蟻群算法所依賴的是群體智慧，其主要原理與螞蟻尋找食物所走的路線相似，為螞蟻制定幾條路線，領(lǐng)頭螞蟻選擇次數(shù)最多的路線即為最優(yōu)路線。該算法主要應(yīng)用于工業(yè)系統(tǒng)，尤其是在配電網(wǎng)的優(yōu)化規(guī)劃中應(yīng)用中更為普遍。最近幾年，人工智能與機(jī)器人技術(shù)發(fā)展比較迅速，廣大學(xué)者們又開始對智能控制進(jìn)行重點研究。一些智能控制系統(tǒng)像專家控制、模糊控制、神經(jīng)控制以及故障診斷等已經(jīng)逐漸應(yīng)用于工業(yè)控制、機(jī)器人控制等的各個過程[2]。這種國際形勢使得國內(nèi)的智能控制研究開始活躍，經(jīng)常舉辦一些有關(guān)的學(xué)術(shù)會議以及其他的學(xué)術(shù)活動，也涌現(xiàn)出了一系列的研究成果，種種跡象表明，智能控制在我國已經(jīng)作為一種獨立學(xué)科而發(fā)展起來了。在智能控制技術(shù)的發(fā)展歷程中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境感知和路徑規(guī)劃方面應(yīng)用廣泛，它的發(fā)展對于豐富其理論起了極大的促進(jìn)作用，它在機(jī)器人行業(yè)中的應(yīng)用極大提升了其人性化。在復(fù)雜環(huán)境中怎樣使機(jī)器人能夠選取一種最優(yōu)路線成為當(dāng)前學(xué)者研究的熱點問題，即所謂的路徑規(guī)劃問題。在地質(zhì)勘探中，對于路徑規(guī)劃的應(yīng)用比較普遍，機(jī)器人能夠在復(fù)雜的環(huán)境中代替人類完成一些高難度任務(wù)。在此有必要介紹一些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在局部路徑規(guī)劃中的應(yīng)用。所謂局部路徑規(guī)劃也可以稱之為動態(tài)碰壁規(guī)劃，在全局規(guī)劃的前提下，通過對即時采集的局部環(huán)境信息進(jìn)行分析，在最短時間內(nèi)制定出躲避障礙物路線。可以看出，局部路徑規(guī)劃是感知空間到行動空間的映射。這種映射關(guān)系的實現(xiàn)方法靈活多樣，無法用一個固定的公式來表達(dá)。因此，在這一過程中使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最為合適，同時還可以引進(jìn)模糊算法、遺傳算法等使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的類型豐富，從而更完美地實現(xiàn)局部規(guī)劃。

3智能控制在機(jī)器人行業(yè)中的應(yīng)用

伴隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)器人領(lǐng)域的科技發(fā)展愈加全面，把人工智能及傳感器等技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人行業(yè)就是其中的而一個例子。從動力學(xué)原因分析，機(jī)器人行業(yè)的有關(guān)技術(shù)呈現(xiàn)出非線性及動態(tài)性特點，對于機(jī)器人的控制技術(shù)也必須具備多樣化的特點，這就需要在機(jī)器人行業(yè)中必須引進(jìn)智能控制技術(shù)。

3.1對機(jī)器人行動路線的控制

根據(jù)機(jī)器人的機(jī)械原理分類，一種腿部由四條連桿和動輪組成的機(jī)器人，在移動過程中主要依靠對滾輪的角度進(jìn)行控制來實現(xiàn)。在對該種機(jī)器人的移動路線進(jìn)行設(shè)定時，一般的控制器根本無法實現(xiàn)對非線性系統(tǒng)的控制，這就需要采用智能控制技術(shù)的作用，主要是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制的方法在此種控制中發(fā)揮了極大作用。通過該控制模式的使用，機(jī)器人的系統(tǒng)誤差被控制在了一定的范圍之內(nèi)，而且對機(jī)器人移動路線的控制更加精準(zhǔn)。

3.2機(jī)器人的行動計劃

在十字路口要想對多個機(jī)器人的行動進(jìn)行控制，就要對機(jī)器人的回避與協(xié)調(diào)問題進(jìn)行考慮。智能控制理論在此問題中能夠解決機(jī)器人的集中式路線設(shè)計和分布式行動特點這些難題。根據(jù)每個機(jī)器人在單獨行動時的路線，在單路行動路線不變的基礎(chǔ)上采用分布式行動特點進(jìn)行設(shè)計，使機(jī)器人在有可能發(fā)生碰撞的區(qū)域進(jìn)行避讓，通過這種設(shè)計思想，也就避免了多個機(jī)器人的碰撞[3]。此種方式的應(yīng)用，充分說明智能控制能夠很好地解決多個機(jī)器人行動時的回避與協(xié)調(diào)問題。

4結(jié)語

在我國，智能控制技術(shù)正在處于發(fā)展階段，其技術(shù)并不成熟，機(jī)器人行業(yè)作為其應(yīng)用的主要方面之一，在其設(shè)計中如果能夠結(jié)合多種智能控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠促使機(jī)器人行業(yè)獲得新的發(fā)展，為人類提供更大的便利。

參考文獻(xiàn)：

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作者:王頔 單位:安陽工學(xué)院

第三篇：機(jī)器人領(lǐng)域中智能控制的應(yīng)用

摘要：

智能控制理論是工業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物，隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)工程生產(chǎn)中人工主導(dǎo)已經(jīng)成為過去時，機(jī)器人正在成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分。本文簡述了智能控制的發(fā)展過程，并對傳統(tǒng)控制理論存在的弊端進(jìn)行了分析，同時對智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用加以介紹。

關(guān)鍵詞：

智能控制；機(jī)器人；現(xiàn)代控制

1智能控制的發(fā)展

智能控制是自動控制技術(shù)發(fā)展的高級產(chǎn)物，它集合了人工智能、系統(tǒng)控制、信息通信、神經(jīng)物理學(xué)、計算機(jī)技術(shù)等多種學(xué)科，是當(dāng)前科技領(lǐng)域一種新型的高級的學(xué)科。隨著智能控制的不斷發(fā)展，該技術(shù)所顯現(xiàn)出來的優(yōu)勢已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可。現(xiàn)階段有關(guān)智能控制的定義尚未達(dá)成統(tǒng)一，IEEE控制系統(tǒng)協(xié)會歸納總結(jié)為：智能控制系統(tǒng)是一種高度集成的系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)模擬人類學(xué)習(xí)和自適應(yīng)等功能，能夠完成控制者設(shè)定工作。從智能控制性質(zhì)上來講，它具有一定的學(xué)習(xí)與記憶能力，能夠在一定程度上自我適應(yīng)周圍環(huán)境的變化；能夠更為有效的處理多種信息和數(shù)據(jù)，最大限度的降低信息處理不確定性；能夠自我選擇更為有效和準(zhǔn)確的處理方式，完成預(yù)定工作和生產(chǎn)內(nèi)容，并達(dá)到要求目標(biāo)。從總體上來看，智能控制共經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：萌芽、發(fā)展初期、迅速發(fā)展時期、新時期。

2傳統(tǒng)控制理論的弊端

相較于一些發(fā)達(dá)國家而言，我國智能控制理論尚處于起步階段。為了能夠更好的適應(yīng)當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的需求，我國政府在近些年也出臺了一系列政策，圍繞我國工業(yè)實際情況來支持智能控制的進(jìn)步。現(xiàn)階段，我國智能控制領(lǐng)域的研究主要集中在自動化理論、技術(shù)及應(yīng)用幾個方面，重點發(fā)展具有一定優(yōu)勢的技術(shù)，以優(yōu)勢帶動劣勢，盡可能的在較短時間內(nèi)縮小與先進(jìn)國家智能控制的差距。傳統(tǒng)控制理論在工業(yè)生產(chǎn)中所存在的弊端主要有以下幾個方面：

（1）傳統(tǒng)控制理論基礎(chǔ)是線性系統(tǒng)，對于工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的復(fù)雜、非線性等變量無法得以可靠控制，也不便于構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來解決實際問題。

（2）傳統(tǒng)控制理論更多是在理想條件下所得出的，而實際生產(chǎn)環(huán)境與之有著根本性的區(qū)別。

（3）基于傳統(tǒng)控制理論研發(fā)的機(jī)器人無法自我獲取有效的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而在運(yùn)行過程中的動作與實際存在著一定程度的偏差。傳統(tǒng)控制理論在這些方面存在的弊端直接限制了工業(yè)水平的發(fā)展，因此深入研究現(xiàn)代控制理論，發(fā)展智能控制成為必然。智能控制理論可以采用Matlab來進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，結(jié)合一系列約束條件，將“人”的思想傳遞給模型進(jìn)而實現(xiàn)可靠控制，完成預(yù)定目標(biāo)。這種建模過程可以分為兩大步驟：首先是模型的建立與形式化，能夠真是反應(yīng)實際情況的模型，通過人為思考來對實際工作環(huán)境與內(nèi)容進(jìn)行充分理解；其次是形式化模型的分析與操作，以便可靠控制整個生產(chǎn)流程。隨著現(xiàn)代控制理論的不斷發(fā)展，數(shù)學(xué)建模已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，尤其是在人工智能與仿真的結(jié)合上，模型的概念已經(jīng)根深蒂固。從某種意義上來說，智能控制就是人工智能與控制工程的深入結(jié)合。

3智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用

傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)線主要依靠人工操作，受控制技術(shù)的限制這種傳統(tǒng)生產(chǎn)方式效率低下而且成本高，無法滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。近些年來，隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制理論的不斷發(fā)展，自動化程度已經(jīng)成為評定一個國家工業(yè)化水平的標(biāo)準(zhǔn)，智能機(jī)器人正在逐步取代人工成為生產(chǎn)線上的主導(dǎo)。通過給機(jī)器人預(yù)先設(shè)定程序算法，控制其執(zhí)行所指定的工作。

3.1機(jī)器人視覺伺服控制

從當(dāng)前實際情況來看，智能控制已經(jīng)是控制理論發(fā)展的高級階段，將智能控制技術(shù)與機(jī)器人視覺伺服系統(tǒng)相結(jié)合是該領(lǐng)域的重要課題之一。研究人員Well將四點特征、傅里葉算子與幾何矩陣作為機(jī)器人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)，并在六自由度機(jī)器中中進(jìn)行了全面定位實驗。從實驗結(jié)果來看，機(jī)器人能夠進(jìn)行全局圖像分析，更好的去適應(yīng)實際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，提高整個工作過程中的定位精度。Sun采用Kohonen網(wǎng)絡(luò)和BP網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)機(jī)器人視覺控制。Kohonen網(wǎng)絡(luò)通過兩個攝像機(jī)實時記錄周圍環(huán)境變化，并將這些信息轉(zhuǎn)換為視覺信號來進(jìn)行全局控制；BP網(wǎng)絡(luò)則是通過安裝在機(jī)器人手臂上的兩個末端攝像機(jī)來采集視覺信號，實現(xiàn)機(jī)器人的局部控制。F.L.Lewis基于無源理論進(jìn)行了FunctionalLinkNeuralNetwork網(wǎng)絡(luò)研究，從機(jī)器人動力學(xué)的角度出發(fā)，深入談老了該網(wǎng)絡(luò)的自實行控制算法。這種算法能夠從根本上逼近實際誤差，進(jìn)而避免機(jī)器人在工作中可能出現(xiàn)的控制震顫。國內(nèi)唐潤宏等研究人員在視覺伺服系統(tǒng)中加入了FCMAC控制算法，這種算法的主要特點就是能夠?qū)討B(tài)目標(biāo)進(jìn)行可靠跟蹤，對靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。謝冬梅等研究人員采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來代替圖像雅克比矩陣和機(jī)器人雅克比矩陣，進(jìn)而簡化機(jī)器人控制系統(tǒng)中的冗余變量，更好的實現(xiàn)機(jī)器人操作定位于跟蹤效果。

3.2機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃控制

實際工業(yè)生產(chǎn)過程中需要多個不同功能的機(jī)器人相互協(xié)作，這就需要對機(jī)器人的運(yùn)動進(jìn)行規(guī)劃設(shè)置。現(xiàn)階段主要采用集中與分布相結(jié)合的方法來控制路徑和速度分解。機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃系統(tǒng)分為上下兩級，上級系統(tǒng)主要是用來對機(jī)器人運(yùn)動路徑進(jìn)行集中規(guī)劃，下級系統(tǒng)主要是對機(jī)器人運(yùn)動路徑進(jìn)行分布控制。所謂集中規(guī)劃，即是只為生產(chǎn)過程中所使用的每一個機(jī)器人制定相應(yīng)的路徑規(guī)則，規(guī)劃其運(yùn)動的起點位置和終點目標(biāo)。但集中規(guī)劃控制需要設(shè)定一個前提，即假定機(jī)器人運(yùn)動路線上沒有任何障礙。同時機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃控制還需要一套完整的交通規(guī)則，運(yùn)動范圍內(nèi)要制定優(yōu)先級策略，就是說不同功能機(jī)器人在運(yùn)動過程中相遇哪一個優(yōu)先通過，這種規(guī)則還可以協(xié)調(diào)和規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動速度，避免相互之間形成干擾。

4結(jié)束語

機(jī)器人是當(dāng)前自動控制領(lǐng)域的一個重要研究內(nèi)容，工業(yè)控制中機(jī)器人的廣泛應(yīng)用極大地提高了工作效率和質(zhì)量。智能控制理論的不斷發(fā)展給機(jī)器人應(yīng)用提供了更為廣闊的想象空間，筆者在今后的工作中將繼續(xù)致力于該領(lǐng)域的研究工作，以期能夠獲得更多更有價值的研究成果。

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作者:王敏 單位:天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)