基于智能控制及移動機器人的應用

楊敏

（德州職業技術學院 山東省德州市 253034）

智能控制技術屬于人類科技文明發展的成果，也是未來工業發展的主要趨勢，近年來在科技快速進步的過程中，智能控制、移動機器人開始應用在不同的領域中，受到廣泛重視，也取得了良好的成績，為了更好的應用智能控制與移動機器人，應結合實際情況，科學化的應用控制技術與機器人，為各個領域的智能化控制夯實基礎。

1 智能控制分析

近幾年，計算機技術作為基礎的新型智能控制方式、技術，此類智能控制系統中包含著模仿人工控制的相關系統、進化控制和免疫控制的系統，和人工智能學科之間互相對比可以發現，智能控制學科有著一定的容他性，能夠應用在各種控制領域中，有著一定的應用和發展優勢[1]。

2 智能控制的應用分析

近年來在智能控制系統實際應用的過程中，主要涉及到階梯控制、專家與模糊控制、神經控制和學習控制等系統，并且還有模擬人類控制、進化與免疫控制的相關部分，此類系統在具體的應用過程中，能夠為各個領域的控制提供幫助。主要的應用領域為：

2.1 機器人領域中的應用

近幾年我國機器人技術快速發展的過程中，自動化程度有所提升，對機器人提出了更多、更高的功能要求，尤其是在對各類不同職能程度機器人進行研究和開發的過程中，不僅需要保證機器人的應用效果，還應該制定完善的規劃與控制模式。在此期間，就可以應用職能控制技術，按照規定任務制定相應的運動規劃，之后利用控制技術執行規劃的內容，完善機器人的具體運動功能、應用性能，具有一定的智能控制作用。如圖1 所示，在機器人中應用智能控制技術，應結合具體的技術特點和實際情況，全面提升系統的運行水平和控制效果[2]。

2.2 工業生產領域中的應用

目前我國在工業生產領域中，已經開始在軋鋼生產線、化工生產線、煉油生產線等方面采用連續性的加工生產系統，在整個生產過程中，都需要進行監督和控制，確保運行的性能與可靠性。在此期間為確保相關物理參數和數據信息的精確度，提升產品的產量與質量，可以在工業設備、生產線中應用智能化的控制技術，例如：模糊控制技術、神經控制技術、智能材料控制技術、智能化PH 數值控制技術、鍋爐階梯性的智能化控制技術等等，取得了良好的成績。

2.3 故障診斷領域中的應用

通常情況下，故障診斷和相關的過程中監控存在直接的聯系，在高級性的過程控制系統之內，具有一定的故障自動化檢測能力和自主診斷能力，可以確保相關系統的可靠性、穩定性運行。在此過程中為了確保故障診斷的準確性，可以采用智能控制技術，例如：IFDD 系統在應用的過程中，就可以按照已經觀測的情況、已經掌握的知識、具備的經驗，明確系統或者是部件是否存在故障、及時性的排除故障問題，可以保證設備和系統運作的可靠性。在生產過程中應用相關的智能故障診斷技術和系統，可以準確研究與分析不同結構之間的關系，提供準確的故障檢測數據信息，在不確定性的數據信息中獲取到準確的診斷結論，在智能化控制系統和技術的幫助下，提升系統的故障診斷準確性與合理性，便于更好的應對和解決故障問題。

圖1：智能控制在機器人中的應用

圖2：結構框架的設計

2.4 醫療領域中的應用

上個世紀七十年代在醫療領域中就開始應用智能專家系統技術，可以進行手術期間處于深度麻醉狀態患者的動脈血壓控制，通過模糊邏輯控制系統進行患者手術中動脈血壓的智能化控制，同時還能利用智能控制技術進行麻醉深度的衡量，為醫療領域的發展做出了一定的貢獻。與此同時，在應用智能控制技術的過程中，還能使用模糊關系函數、語言規則等，為醫療領域提供更多的支持，提升醫療領域的智能化控制水平[3]。

3 移動機器人的應用分析

移動機器人主要就是智能控制技術、機器人學科的交叉研究成果，對于機器人來講，智能控制屬于目前各個領域中重要的應用形式，形成了移動機器人設備，而要想在相關的控制系統中合理使用移動機器人，就必須要重點構建系統的體系結構，制定完善的路徑規劃方案和運動控制體系，建設故障診斷系統，可以取得良好的控制成效。主要的應用為：

3.1 合理設計系統的體系架構

在應用移動機器人的過程中，應著重進行系統體系架構的設計，按照移動機器人的具體應用特點和需求，合理建設分布式控制系統，通過激光雷達平臺、多視覺系統等合理創建相關的環境感知器部分，和具有平面掃描功能的激光測距傳感器設備相互配合實現3D、4D環境感知的目的，同時還需合理建設地形高度圖，便于研究與分析障礙、可行的不同區域。除此之外，還需合理應用光纖陀螺儀設備、傾角儀設備、里程計設備等等，將其當做是傳感器創建移動機器人的航向控制、導航系統，將多個控制系統集成成為工控機設備，具備一定的擴展性，并且利用無線網橋完善車載局域網方面、監控系統方面的功能，保證系統的良好運行和應用。對于其中的分布式控制系統來講，主要是采用Agent 相互之間的協作形式使得移動機器人能夠在復雜的環境中更好的進行感知和導航控制，此類系統中涉及到控制層面、協調層面、慎思層面，在多種異構Agent 的支持下完善控制功能，有助于提升控制效果。如圖2 所示，在構建相關結構框架的過程中，應按照移動機器人的具體運行特點和原理，合理的完善框架部分，保證系統的高效化、良好性運行[4]。

3.2 制定完善的規劃方案

對于移動機器人來講，在具體規劃的過程中，重點在于環境建模和路徑規劃，通過一系列的方式來提升系統和設備的應用效果，充分發揮先進智能技術和控制技術的作用優勢。

（1）環境建模和定位處理。目前已經有專家在研究的過程中重點分析了位置環境中進行運動機器人環境建模的方式，對比了不同環境模型的優點和不足，明確在有關環境建模中存有的問題，能夠為環境建模提供一定的參考依據。從實際情況而言，機器人視覺屬于在位置環境領域之內移動機器人有效獲得環境信息的措施，能夠為環境建模提供良好的支持，在此情況下，可以通過將尺長度空間理論作為基礎的Harris 的角點檢測技術方式進行處理，不僅不會受到光照因素、攝像機角度變化因素的影響，還可以更好的進行多尺度狀態的特征點檢測分析，能夠更好的完善機器人視覺，適合應用在環境建模中。

（2）重點進行路徑規劃。將有關的職能控制、免疫原理、進化算法等互相整合，可以形成具有免疫克隆機制同時帶有粒群智能部分的移動機器人規劃措施，快速、良好的規劃能夠和全局優化需求相符的可行性路徑，此類規劃方式在應用的過程中，可以針對粒群行為操作的數據信息進行調整，從多個路徑靈活性、多元化的進行規劃。例如：在規劃的過程中，使用RBF 網絡、遺傳算法等進行光纖陀螺飄逸誤差的分析，將Elitist 競爭機制作為主要載體進行遺傳進化的訓練手段，可以明顯降低光纖陀螺在使用過程中的誤差問題發生率，確保移動機器人導航在定位方面的準確度。與此同時，還可以將激光雷達作為主要的設備，規劃移動機器人的動態性躲避障礙算法，此類算法在應用期間能夠將圓弧軌跡當做基礎進行路徑的規劃，通過平滑性的路徑和目標位置相互接近，采用增強學習法更好的對躲避障礙行為進行優化，同時可以使用激光雷達的警報系統，創建刺激、反應性的行為，使得移動機器人能夠在動態性的環境之內躲避障礙。

3.3 設計相關的故障診斷系統

在設計故障診斷系統的過程中，可以利用粒子濾波器設備，設計傳感器故障診斷的系統，主要就是將規則推理、多粒子濾波器設備之間相互整合，通過規則推理來明確移動機器人的運行情況，使用多粒子濾波器設備進行運行狀態的監控，這樣能夠彌補傳統的單粒子濾波器設備不能表達、展現復雜邏輯問題的這個缺陷，從根本上提升故障診斷的工作效率和精確性水平。

4 智能控制及移動機器人的未來發展方向

在我國智能控制及移動機器人未來發展和應用的過程中，應該著重進行理論方面的研究、智能化方面的研究，強化科技的創新開發力度，促使智能控制與移動機器人的良好應用與發展。主要的發展方向和趨勢為：

4.1 理論研究的方向

根據當前的智能控制及移動機器人的理論研究情況而言，在未來的發展的過程中，必然會向著理論一致性的方向進步，除了要確保理論良好統一之外，最為關鍵的就是普及各種通用性的技術，通過理論研究、技術的普及，降低智能控制、移動機器人方面的系統建設難度，減少系統的建設成本，這樣不僅能夠保證機械設備、控制系統的組織適應性，還能營造良好的系統開發和應用條件，具有一定的發展意義。

4.2 智能化研究的趨勢

智能化研究具備復雜性的特點，需要從多個層面入手進行研究和分析，在未來發展的過程中，智能化研究會受到廣泛的重視，向著細分、精細化的方向進展，能夠使得智能化、移動機器人的應用更加專業化，同時還能提升其實用性，降低研究開發的成本，確保智能化研究的價值和優勢。在此期間，科學化開展有關的智能研究工作，還能促使農業生產效果和效率的全面提升，通過智能化的研究和分析，更好的關注和解決民生問題，彰顯出智能控制方面的價值、智能控制有關的優勢。

4.3 科技創新開發的方向

目前我國在各個領域發展的過程中，都開始重視相關科技創新開發，智能技術的應用也不例外，要想更好的應用智能技術，就必須要重視科技創新開發，在國家政策和戰略的指導下，將科技創新當做是智能控制系統、移動機器人的開發創新基礎，不僅可以促使移動機器人的良好發展、智能控制技術的良好應用，還能為增強國家綜合實力提供一定的科技基礎和保障。

5 結語

綜上所述，我國在各個領域中已經開始重點應用智能控制系統和技術，取得了較為良好的成績，尤其是在機器人領域中，合理采用智能控制技術，設計移動機器人的模式，能夠促使移動機器人的良好使用。因此，在實際工作中應該重視智能控制在機器人中的運用，合理進行路徑的規劃、架構的設計，提升系統的運行效果和水平。