智能控制及其在機(jī)器人領(lǐng)域的運(yùn)用范文

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摘要：近年來，隨著控制理論的發(fā)展，智能控制理論應(yīng)運(yùn)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(jī)器人作為20世紀(jì)以來的重要發(fā)明，在諸多方面改變的人們的生活。基于此，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(jìn)一步分析了智能控制技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能控制；機(jī)器人；應(yīng)用

0引言

隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)獲得了很大的進(jìn)步，并在諸多行業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用。為進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)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(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用，以希望為進(jìn)一步研究機(jī)器人技術(shù)的人員提供參考。

1智能控制理論概述

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(jī)器控制為核心的系統(tǒng)[1]。智能控制理論的基礎(chǔ)是運(yùn)籌學(xué)中有關(guān)的理論。智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)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(qiáng)的綜合信息處理能力。然而，智能控制也存在一定的局限，如終極目標(biāo)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(shí)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(jī)和輸出量模塊進(jìn)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(jìn)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(jī)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(qiáng)勁。智能控制技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用是最主要的方向，其不僅能夠促使機(jī)器人更加的人性化，還能夠促使機(jī)器人更加的智能化。因此，本研究重點(diǎn)總結(jié)和分析了智能控制技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。

3智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1機(jī)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(jī)器人行動控制領(lǐng)域。以智能控制技術(shù)在機(jī)器人機(jī)械手位置控制的應(yīng)用為例，在應(yīng)用過程中，上位機(jī)采用的是PC機(jī)，作用在于實(shí)現(xiàn)對關(guān)節(jié)運(yùn)動軌跡的規(guī)劃、命令傳輸以及信息反饋。下位機(jī)采用的是MCS96單片機(jī)，作用在于定位機(jī)械手關(guān)節(jié)位置。微處理器控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與上位機(jī)信息交換，進(jìn)而獲取關(guān)節(jié)的指令，并進(jìn)行信息反饋。同時，這一系統(tǒng)還能夠?qū)﹃P(guān)節(jié)的運(yùn)動進(jìn)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，還能夠提高系統(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(jī)器人，即四條連桿和從動滾輪組成的機(jī)器人，其在移動過程中，主要依靠的是后補(bǔ)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(shí)現(xiàn)，并在實(shí)際的應(yīng)用過程中，減低機(jī)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(jī)器人的行動計劃進(jìn)行控制。例如，在同一十字路口，對多個機(jī)器人的行動進(jìn)行控制，就會存在回避以及協(xié)調(diào)的問題。在實(shí)現(xiàn)這一功能的過程中，智能控制技術(shù)在機(jī)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(jī)器人所遇到的不同障礙進(jìn)行設(shè)定，然后在機(jī)器人內(nèi)容進(jìn)行運(yùn)動規(guī)則的設(shè)計，采用分布式行動，促使機(jī)器人在行動過程中對于沖突區(qū)域采取避讓的方式。總之，智能控制技術(shù)在機(jī)器人行動領(lǐng)域中的應(yīng)用是重要的。

3.2機(jī)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(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對機(jī)器人技術(shù)的性能以及智能化程度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(jī)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(jī)器人的工作空間主要可分為兩個，即障礙空間和自由空間。其中，對機(jī)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(jī)選取相應(yīng)的坐標(biāo)，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(jìn)行學(xué)習(xí)，然后以分布的形式進(jìn)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(jī)器人在行走的過程中，就會遇到模糊控制，進(jìn)而改變行動路徑。除此之外，仿真機(jī)器人以及兩足步行機(jī)器人也都是智能控制技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域的重要典型。關(guān)于智能控制技術(shù)在機(jī)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(jī)器人技術(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(jī)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(jī)器人生產(chǎn)線領(lǐng)域。在計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，企業(yè)間的競爭日益激烈，為進(jìn)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(jī)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(jī)器人被應(yīng)用其中。以智能移動式水果采摘機(jī)器人的設(shè)計為例，其就是將智能控制技術(shù)應(yīng)用于機(jī)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(jī)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(jī)驅(qū)動、傳感器控制模塊、運(yùn)動控制卡以及數(shù)據(jù)采集卡等等。在進(jìn)行實(shí)際作業(yè)前，先對目標(biāo)果實(shí)進(jìn)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(biāo)體系的計算等等。同時，在進(jìn)行設(shè)計的過程中，還對其軟件和硬件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，設(shè)計結(jié)束后，對采摘的成功率進(jìn)行實(shí)驗，實(shí)驗結(jié)果顯示，無論在何種天氣下，智能機(jī)器人均能夠保持正常的移動，同時也能夠準(zhǔn)確完成采摘作業(yè)。通過實(shí)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(jī)器認(rèn)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(jī)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(jī)器人行動控制領(lǐng)域，還可以應(yīng)用到機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，更可以應(yīng)用到機(jī)器人生產(chǎn)線領(lǐng)域。在機(jī)器人行動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，其能夠在很大程度上減少系統(tǒng)誤差，并且也能夠有效對機(jī)器人的行動路線進(jìn)行控制。在機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠提高機(jī)器人的速度和精度，同時還實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的記憶功能和學(xué)習(xí)功能。在機(jī)器人生產(chǎn)線領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠在一定程度上解放勞動力。然而，由于科技的有限，智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用中依然存在一定的局限，因而未來還應(yīng)繼續(xù)加大這方面的研究。

參考文獻(xiàn)：

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[4]顧楨杰.論機(jī)器人在汽車智能制造中的應(yīng)用[J].中國高新區(qū)，2018，13（5）：56-57.

作者：余畢超 單位：湖北省黃岡師范學(xué)院交通學(xué)院