智能機(jī)器人及其控制技術(shù)研究

王印博 徐艷麗 楊仲林

摘 要：隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，智能機(jī)器人控制技術(shù)得以不斷發(fā)展成熟，并在諸多行業(yè)領(lǐng)域得到推廣。作為20世紀(jì)以來的重要發(fā)明之一，智能機(jī)器人在諸多方面改變了社會大眾的生活。基于此，本文首先闡述了智能機(jī)器人及其關(guān)鍵技術(shù)，然后探討了智能機(jī)器人的控制技術(shù)，以期為智能機(jī)器人在生產(chǎn)生活中實際應(yīng)用提供一些啟示。

關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人;關(guān)鍵技術(shù);控制技術(shù)

1 引言

伴隨著科學(xué)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等高端技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人、智能技術(shù)得到了快速發(fā)展，已經(jīng)徹底代替了傳統(tǒng)的人工，已經(jīng)成為當(dāng)前時代發(fā)展、社會進(jìn)步的重要標(biāo)志。就當(dāng)前社會而言，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)在汽車制造行業(yè)、生物科技、電器工程行業(yè)等得到了廣泛的應(yīng)用，極大地提高了工作效率，降低了對就業(yè)人員的需求量，進(jìn)一步促進(jìn)了企業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。通過智能控制技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人不僅能進(jìn)行簡單的工作，而且還能夠進(jìn)行多樣化的復(fù)雜工作，相當(dāng)于給工業(yè)機(jī)器人裝上了“智慧”，這樣更有利于工業(yè)機(jī)器人在各種環(huán)境中的應(yīng)用，從事復(fù)雜的工作，提高工業(yè)效率，滿足人類發(fā)展的需求。

2 機(jī)器人控制技術(shù)的特點

2.1系統(tǒng)運行模式智能化

機(jī)器人的智能化控制不同于傳統(tǒng)的控制方式，智能化控制的機(jī)器人能夠解決運算問題的同時利用其知識解決繁瑣的問題，就是說機(jī)器人的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)只是單純的數(shù)學(xué)模式，而智能化之后的是講數(shù)學(xué)模式與非數(shù)學(xué)模式相結(jié)合，機(jī)器人能夠解決哪種形式的問題也是由其系統(tǒng)所儲存的知識來決定的，簡單來說就是智能化控制的研發(fā)重點在于智能推理，包含計算、判斷、識別等內(nèi)容，由此得出，在研發(fā)過程中，為了實現(xiàn)系統(tǒng)運行模式智能化，要注意將判斷識別能力錄入系統(tǒng)。

2.2控制系統(tǒng)具有組織能力

智能機(jī)器人的使用核心是有效組織并管理控制系統(tǒng)。因為智能機(jī)器人對于問題的解決具有良好的獨立性，但是，現(xiàn)實生活中存在的問題往往帶有復(fù)雜性特點，不同問題之間也存在千絲萬縷的聯(lián)系，因此，要求智能機(jī)器人在運作中必須具備掌控全局的能力，保證任務(wù)按計劃完成，這種組織能力可以與人類大腦思維相媲美，帶有較強(qiáng)的邏輯感。因此，在對智能機(jī)器人進(jìn)行研發(fā)設(shè)計的時候，需要提前輸入與邏輯思維能力相關(guān)的符號和數(shù)據(jù)，提升系統(tǒng)自我規(guī)劃能力，可以解決不同類型的問題。機(jī)器人的控制技術(shù)主要包括力矩技術(shù)和位置技術(shù)，可以保證機(jī)器人完成所有既定動作，就現(xiàn)階段的發(fā)展而言，對于這項技術(shù)的研究和使用后已經(jīng)較為成熟，目前，我們對它的研究應(yīng)該著眼于與另外兩種控制技術(shù)的結(jié)合，共同推動機(jī)器人智能化的發(fā)展。

3 智能機(jī)器人的控制技術(shù)

智能機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用的控制技術(shù)種類繁多，其中每一項技術(shù)均是當(dāng)前時代的高新技術(shù)，主要包括有模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、專家控制技術(shù)、分層遞階智能控制技術(shù)、集成智能控制技術(shù)等，在實際應(yīng)用中往往對若干種控制技術(shù)進(jìn)行融合應(yīng)用，以此實現(xiàn)智能機(jī)器人的一系列功能。現(xiàn)就下述幾項典型的智能機(jī)器人控制技術(shù)進(jìn)行探討。

3.1模糊控制技術(shù)

在智能機(jī)器人控制系統(tǒng)中，模糊控制技術(shù)是其中最為常見的控制技術(shù)，其核心主要為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即：輸入量模糊化模塊。在具體設(shè)計過程中，主要是將其與數(shù)據(jù)信息存儲中心、數(shù)據(jù)信息識別系統(tǒng)、信息輸出系統(tǒng)四個部分進(jìn)行組合應(yīng)用，進(jìn)而實現(xiàn)機(jī)器人智能控制。這一控制過程又稱之為模糊控制，其原理為：通過該系統(tǒng)將輸入數(shù)據(jù)、輸入量模糊化模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并以模糊量的形式進(jìn)行傳輸，將其傳輸至模糊推理機(jī)，接著再由模糊推理機(jī)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行識別輸入，使其傳輸至對比知識庫中存儲數(shù)據(jù)中，進(jìn)而最終傳輸?shù)捷敵隽壳逦哪K中，并對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為可執(zhí)行的命令，以完成機(jī)器人的職能控制。

3.2專家控制技術(shù)

專家控制是一種較為傳統(tǒng)的控制方法，它將人的感知能力、意念、判斷分析能力、邏輯能力和智能的定理算法結(jié)合起來，使得它既具有了人的理性感知能力和判斷力，又能很好地結(jié)合智能化操作設(shè)備的優(yōu)點，從而讓機(jī)器人控制變得更加安全、準(zhǔn)確。

由于機(jī)器人控制是一個較為復(fù)雜的過程，其中可能會發(fā)生許多突發(fā)情況，因此必須要安排人力的監(jiān)督，智能算法在進(jìn)行決策的過程中盡管會比人類的思維更加快速敏捷，但仍不具備人腦所擁有的一些復(fù)雜分析能力，而是死板地根據(jù)算法進(jìn)行操作。因此，采取專家控制系統(tǒng)可以很好地保障機(jī)器人控制過程的平穩(wěn)安全。

3.3分層控制技術(shù)

分層控制技術(shù)，即為分層遞階智能控制技術(shù)，是智能機(jī)器人領(lǐng)域的優(yōu)化智能控制技術(shù)，該項控制技術(shù)以“三元論”理論為重要前提，并以此實現(xiàn)對智能機(jī)器人的控制。分層控制系統(tǒng)組成部分較為復(fù)雜，包括組織級、協(xié)調(diào)級、執(zhí)行級三級，各級可實現(xiàn)不同的功能作用。其中，組織級可實現(xiàn)決策及規(guī)劃任務(wù)的功能作用，可依照實際應(yīng)用需求做出相關(guān)的任務(wù)決策，并將其劃分成子任務(wù)組合，將它們傳輸至協(xié)調(diào)級。然后通過協(xié)調(diào)級開展任務(wù)執(zhí)行規(guī)劃，這一環(huán)節(jié)以人工智能為核心，可作用于將任務(wù)命令又一次劃分成若干細(xì)化的步驟，諸如基本動作、對象等，接著對執(zhí)行的任務(wù)開展識別，對各步驟、不同對象挑選適用的控制方法，并接收組織級提供的相關(guān)反饋信息，進(jìn)一步通過執(zhí)行級執(zhí)行任務(wù)命令，完成各項操作。該項控制技術(shù)不僅智能機(jī)器人領(lǐng)域的常用控制技術(shù)，還是可實現(xiàn)多種不同功能的重要技術(shù)，在智能機(jī)器人領(lǐng)域得到了廣泛推廣。

3.4人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)對信息進(jìn)行處理，該方法可以處理一些無法運用成型的模式處理或處理系統(tǒng)化的一些信息，具有較強(qiáng)的信息整理能力，能夠很好的整合非線性系統(tǒng)。人工的神經(jīng)網(wǎng)有著更好容錯性和存儲容量。大量的單元之間的相互交錯，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬出了大腦的非局限性。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于智能機(jī)器人中，能夠準(zhǔn)確避免障礙，精準(zhǔn)定位目標(biāo)。在定位與導(dǎo)航中應(yīng)用過程中，充分合理利用其功能，準(zhǔn)確控制目標(biāo)軌跡，能夠?qū)?shù)據(jù)充分的識別分析。

4 結(jié)束語

在機(jī)器人飛速發(fā)展的今天，機(jī)器人早已不僅僅被當(dāng)作人類的工具。有人擔(dān)心隨著機(jī)器人越來越智能化，人類早晚會被它們?nèi)〈Ｈ欢瑱C(jī)器人或許可以取代我們做一些工作，或許可以研究出新的知識成果，但是目前的機(jī)器人和人工智能技術(shù)并未展現(xiàn)出像人類一樣的獨立自主的意識，也就是說它們并不是一種新的生命。智能機(jī)器人的發(fā)展是大勢所趨，但是若想研發(fā)出類人智能，還有很長的一段路要走。

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