智能機器人及其控制技術(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，智能機器人在諸多方面改變了社會大眾的生活?；诖?，本文首先闡述了智能機器人及其關(guān)鍵技術(shù)，然后探討了智能機器人的控制技術(shù)，以期為智能機器人在生產(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、社會進步的重要標(biāo)志。就當(dāng)前社會而言，工業(yè)機器人已經(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，進一步促進了企業(yè)的進步和發(fā)展。通過智能控制技術(shù)在工業(yè)機器人控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，工業(yè)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(fù)雜工作，相當(dāng)于給工業(yè)機器人裝上了“智慧”，這樣更有利于工業(yè)機器人在各種環(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 機器人控制技術(shù)的特點

2.1系統(tǒng)運行模式智能化

機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，帶有較強的邏輯感。因此，在對智能機器人進行研發(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，共同推動機器人智能化的發(fā)展。

3 智能機器人的控制技術(shù)

智能機器人領(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)進行融合應(yīng)用，以此實現(xiàn)智能機器人的一系列功能。現(xiàn)就下述幾項典型的智能機器人控制技術(shù)進行探討。

3.1模糊控制技術(shù)

在智能機器人控制系統(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)四個部分進行組合應(yīng)用，進而實現(xiàn)機器人智能控制。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行轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)進行識別輸入，使其傳輸至對比知識庫中存儲數(shù)據(jù)中，進而最終傳輸?shù)捷敵隽壳逦哪K中，并對其進行轉(zhuǎn)換，使其成為可執(zhí)行的命令，以完成機器人的職能控制。

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，從而讓機器人控制變得更加安全、準(zhǔn)確。

由于機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)算法進行操作。因此，采取專家控制系統(tǒng)可以很好地保障機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

在機器人飛速發(fā)展的今天，機器人早已不僅僅被當(dāng)作人類的工具。有人擔(dān)心隨著機器人越來越智能化，人類早晚會被它們?nèi)〈?。然而，機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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