智能控制技術在工業機器人控制領域中的應用

劉心

摘? 要：伴隨著科學技術的進一步發展，智能控制技術得到了發展，并且已經在當前工業生產中得到了有效的應用。工業機器人作為當前工業生產中最為重要的組成部分，必須要充分借助當前最為先進的智能控制技術，不斷提升工業機器人的控制效果，以更好地推動工業機器人行業的發展。文章立足于工業機器人，對智能控制技術在其控制領域中的具體應用進行了詳細的研究和分析。

關鍵詞：智能控制技術;工業機器人;控制;應用

中圖分類號：TP242.2? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）15-0177-02

Abstract： With the further development of science and technology， intelligent control technology has been developed and has been effectively applied in current industrial production. As the most important part of current industrial production， industrial robots must make full use of the most advanced intelligent control technology to continuously improve the control effect of industrial robots and better promote the development of industrial robot industry. Based on industrial robots，this paper conducts detailed research and analysis on the specific application of intelligent control technology in its control field.

Keywords： intelligent control technology; industrial robot; control; application

伴隨著科學技術、互聯網技術等高端技術的發展，機器人、智能技術得到了快速發展，已經徹底代替了傳統的人工，已經成為當前時代發展、社會進步的重要標志。就當前社會而言，工業機器人已經在汽車制造行業、生物科技、電器工程行業等得到了廣泛的應用，極大地提高了工作效率，降低了對就業人員的需求量，進一步促進了企業的進步和發展。通過智能控制技術在工業機器人控制領域中的應用，工業機器人不僅能進行簡單的工作，而且還能夠進行多樣化的復雜工作，相當于給工業機器人裝上了“智慧”，這樣更有利于工業機器人在各種環境中的應用，從事復雜的工作，提高工業效率，滿足人類發展的需求。

1 工業機器人控制系統中常見的智能控制技術分析

隨著信息技術的崛起，工業機器人經歷了簡單機械、重復作業、線性作業等過程，逐步向人工智能方向發展。芯片技術和AI的發展為工業機器人注入了智能的靈魂。具體來說，依托信息智能控制技術的工業機器人控制理論主要有以下幾種技術：

1.1 模糊控制技術

在工業機器人控制系統中，模糊控制技術是其中最為常見的控制技術，其核心主要為數據轉換，即：輸入量模糊化模塊。在具體設計過程中，主要是將其與數據信息存儲中心、數據信息識別系統、信息輸出系統四個部分進行組合應用，進而實現機器人智能控制[1]。這一控制過程又稱之為模糊控制，其原理為：通過該系統將輸入數據、輸入量模糊化模塊進行轉換，并以模糊量的形式進行傳輸，將其傳輸至模糊推理機，接著再由模糊推理機，對數據進行識別輸入，使其傳輸至對比知識庫中存儲數據中，進而最終傳輸到輸出量清晰化的模塊中，并對其進行轉換，使其成為可執行的命令，以完成機器人的職能控制。

1.2 專家控制技術

專家控制技術也是機器人智能控制技術中最為重要的一種。專家控制技術是專家系統技術與傳統控制技術的有效組合，也是專家控制技術的升級。就專家控制技術來說，是建立在專家系統知識、規則基礎上而實現的，對機器人控制系統程度的最優化進行了實現，并在機器人的領域中得到了廣泛的應用。具體來說，專家控制技術主要包括兩個方面，即：專家系統、數值算法。同時，這兩個部分還可以進一步進行細化，專家系統可細化成為推理機、知識庫等系統，數值算法又可進一步細化，成為控制算法、辨識算法、監控算法等。這一技術的優勢集中體現在對被監控對象進行監測，進而由機器人的專家系統完成機器人的控制，并使得機器人對控制命令進行執行。

2 智能控制技術在工業機器人控制中的具體應用

1977年薩里迪斯首次提出了機器人的智能控制結構，并對機器人所要進行的工作和任務進行科學劃分，即組織層、協調層和執行層，智能控制技術主要應用于組織層和協調層，執行層次的智能級一般比較低，主要是PD控制、自動控制和反饋控制的應用[2]。目前，智能控制技術已經在工業機器人的控制領域中得到了廣泛的應用。具體來說，具體的應用集中體現在以下幾個方面：

2.1 對機器人的行動路線進行控制

機器人在運動的過程中，其腿部主要是由四條連桿、動輪共同組成的，機器人在移動的過程中，常常要借助滾輪控制的形式，實現機器人的正常行走。同時，機器人在行動的過程中，需要與周圍環境接觸，要對固定障礙物和其它移動物體進行定位和判斷，以便更好的運動而不摔倒或是發生碰撞。這已經不是簡單的、機械的運動和位置控制，而是需要機器人能夠對周圍環境進行正確的判斷，將所要到來的不確定性因素進行分析。因此，在對機器人進行控制的時候，應充分借助模糊神經網絡自適應控制方法，對機器人行走進行有效的控制。在模糊神經網絡控制下，即使在機器人對周圍環境所收集的信息不完整或是不清晰的狀態下，系統也能夠進行快速的反應，對環境、位置進行有效識別和做出正確的判斷。在這種控制模式下，控制系統呈現出多自由度、非線性、強耦合的控制方式，進而對機器人進行多角度的控制，最終實現控制機器人的運動軌跡控制。需要說明的是，在控制的時候應對其中存在的干擾問題給予足夠的重視，當周圍的環境完全改變，或是遇到更加復雜、不確定的情況時，原來的模糊神經網絡控制模型不能進行映射的時候，需要重新進行模糊神經網絡控制系統的構建和測試。

2.2 對機器人的精度控制

在機器人的智能控制領域中，傳統控制領域下，主要是采用PID的控制形式，對其進行點位控制，但這一控制模式下，控制精讀不夠，很難實現機器人的高速、精準的運動或做某一項工作。據此，在對機器人進行智能控制的時候，可借助模糊自調整的PID控制器進行控制。在這種控制模式下，當傳統控制性能出現偏差的時候，可借助PI控制器對其進行彌補，以保證整個系統能夠平滑、穩定地執行命令，進而實現機器人的高精度、高速運動。對于一些線性的工作，不需要機器人進行太復雜、多變的計算的時候，可以采用一些簡單的模型來實現對機器人的精度控制，同時增加符合機器人工作的遞推算法、并行算法等，以增加機器人對環境變化的敏感性，實現動態模擬的精讀控制。對于同時進行兩項或是多項線性作業的時候，可以采取多種智能控制組合的方法，根據實際的需要進行方法的選擇，這樣可以充分利用各種控制方法的優勢，避免單一方法的不足，大大改善了機器人控制系統的性能，提高了機器人的精度和速度。

2.3 在機器人視覺伺服控制中的應用

在機器人控制領域中，通過智能控制與視覺伺服系統的有效結合，可促使機器人對全局的圖像進行分析，并充分結合工業機器人應用的實際環境，借助全局性的圖像分析，以更好地適應工業機器人的生產需求，進而提升工業機器人在工業生產中的應用精準度;同時，通過智能控制與視覺伺服系統的有效結合，還可以對工業機器人在工作中的狀態，進行動態定位、可靠跟蹤等，以進一步提升其操作定位的精準性。隨著科技的發展，芯片和微電子技術的性能更高，而成本卻不斷降低，這就為智能控制系統在機器人視覺伺服控制中的應用提供了技術支持。目前，以實現各種功能為目的的微型智能處理器已經在各個行業進行了廣泛的應用，通過集成多個不同功能的微型智能處理器，可以賦予機器人特定的感覺，諸如溫度感應、光線感應、距離感應、方向感應，讓機器人也有了“觸覺”、”視覺”，這樣，機器人就能夠在實際的環境中，對周圍的物體進行感知，多個微型智能處理器進行并行運算處理，控制機器人的各種功能，調節機器人的狀態，從而完成各種復雜工作。

3 結束語

綜上所述，在當前形式下，工業機器人已經在工業生產中得到了廣泛的應用，顯著提升了工作的效率和質量。同時，智能技術的發展，給工業機器人的智能控制提供了技術支持，引領工業機器人行業得到了快速發展，通過智能技術在工業機器人智能控制領域的應用，賦予工業機器人簡單的“智慧”，讓工業機器人有了人的各種感覺，并能夠進行簡單的邏輯判斷，從而適應工作和環境的需要，替代人類從事各種危險、復雜和高強度的工作，既能夠發揮智能技術的優勢，也能為人類社會提供了諸多便利。

參考文獻：

[1]董娜娜.智能控制在機器人中的應用研究[J].時代農機，2019，46（02）：26-27.

[2]劉豐年.智能控制在機器人領域中的應用[J].信息與電腦（理論版），2018（10）：125-126.

[3]孟英楠.工業機器人在自動化控制領域的應用[J].設備管理與維修，2017（10）：118-119.