关于智能机器人及其控制技术的研究

发表时间:2020/4/7   来源:《基层建设》2019年第32期   作者:卢灿金
[导读] 摘要:随着我国人工智能技术日渐成熟,在人工智能大背景下诞生的智能机器人开始更加广泛的运用到我国的工业自动化生产领域。
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        摘要:随着我国人工智能技术日渐成熟,在人工智能大背景下诞生的智能机器人开始更加广泛的运用到我国的工业自动化生产领域。人们能够通过对智能机器人的运用进行调节,让机器人实现单点运动控制、多点运动控制以及曲线运动控制。本文主要探究了智能机器人的控制技术要点以及发展方向,以供参考。
        关键词:智能;机器人;控制技术
        引言:智能机器人是一种可编程和多功能的,在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统。智能机器人具备三方面的能力:感知环境的能力、执行某种任务而对环境施加影响的能力和把感知与行动联系起来的能力。随感知环境的不同,其效应方式和结构形式也不同。由于效应形式的单一性、简单性与感知环境的多样性、复杂性的矛盾,需要利用机器人思维对从环境中获得的非结构与半结构数据进行处理并传递给效应机构,以适应非结构环境的需要。由此可见,对机器人的智能化研究是必然的。
        一、智能控制的内涵和特点
        1、智能控制的内涵
        智能控制内涵智能控制是一种由自动控制交叉思想和人工智能思想融合的理论,其系统主要包括三种,即以人工和及其同时为核心的系统,以人工控制为核心的系统,以机器控制为核心的系统。智能控制理论的基础是运筹学中有关的理论。智能控制系统的特点主要有分布式、分级式以及开放式。同时,智能控制系统还具有较强的综合信息处理能力。然而,智能控制也存在一定的局限,例如终极目标不是高级自动控制,服务对象主要是非线性的对象等等。
        2、智能控制的特点
        智能控制的整套系统结构具有开放式、分布式以及分级式的特点,而且处理综合信息的能力非常强大。但智能控制的终极目标却不是高级自动控制,而是优化系统的各个方面。智能控制的服务对象主要是一些非线性和不确定性的研究对象,这种研究对象主要研究线性结构的传统控制理论无法操作的内容。智能控制在数学模型的描述及对符号和相关环境的识别等方面都有优势。
        二、智能机器人的控制技术要点
        智能机器人领域应用的控制技术种类繁多,其中每一项技术均是当前时代的高新技术,主要包括有模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术、分层递阶智能控制技术、集成智能控制技术等,在实际应用中往往对若干种控制技术进行融合应用,以此实现智能机器人的一系列功能。现就下述几项典型的智能机器人控制技术进行探讨。
        1、模糊控制技术
        模糊控制技术作为智能机器人设计中常用的一项控制技术,输入量模糊化模块是其中的一个核心部分,该部分可实现数据转换功能,在该项控制技术实际运行中,输入量模糊化模块需要与知识库、模糊推理机及输出量清晰化模块融合应用,而这些模块分别可实现数据信息存储、数据信息识别及数据信息输出等功能,进而实现智能控制,这一控制过程可称之为模拟控制。其控制原理主要是:首先由输入量模糊化模块将传输进入的测量数据的精确量转化为模糊量,然后依托知识库的协助,通过模糊推理机推理出相关信息数据,最后通过输出量清晰化模块将该部分信息数据转化为执行机构可接收的控制量,进一步实现对智能机器人的智能控制。
        2、专家控制技术
        专家控制技术作为专家控制的升级控制技术,是专家系统技术手段与传统控制技术的有机融合,该项控制技术同样是智能机器人领域中常用的控制技术之一。

专家控制技术的实现以专家系统知识及规划为重要前提,可使被控系统得到充分优化,因而在智能机器人领域得到了广泛推广。专家控制技术主要包括专家系统、数值算法两大系统模块,这两部分又包括一些子系统、子模块,其中专家系统包括知识库、推理机等系统模块,数值算法包括控制算法、监控算法及辨识算法等传统算法。专家控制技术的应用优势主要表现为可实现对被控系统的有效监测,并在知识库的协助下,通过推理机挑选适用的控制算法获取控制数据传输至被控系统的执行机构,进一步实现对智能机器人的智能控制。
        3、分层控制技术
        分层控制技术,即为分层递阶智能控制技术,是智能机器人领域的优化智能控制技术,该项控制技术以“三元论”理论为重要前提,并以此实现对智能机器人的控制。分层控制系统组成部分较为复杂,包括组织级、协调级、执行级三级,各级可实现不同的功能作用。其中,组织级可实现决策及规划任务的功能作用,可依照实际应用需求做出相关的任务决策,并将其划分成子任务组合,将它们传输至协调级。然后通过协调级开展任务执行规划,这一环节以人工智能为核心,可作用于将任务命令又一次划分成若干细化的步骤,诸如基本动作、对象等,接着对执行的任务开展识别,对各步骤、不同对象挑选适用的控制方法,并接收组织级提供的相关反馈信息,进一步通过执行级执行任务命令,完成各项操作。该项控制技术不仅智能机器人领域的常用控制技术,还是可实现多种不同功能的重要技术,在智能机器人领域得到了广泛推广。
        三、智能机器人技术的发展方向
        近年来,对智能控制技术的研究更是出现了新的热潮,具体包括智能决策、神经控制、学习控制、专家控制、智能规划以及视觉控制等。虽然我国智能控制技术发展起步较晚,但是发展的势头却十分强劲。智能控制技术在机器人领域的应用是最主要的方向,其不仅能够促使机器人更加的人性化,还能够促使机器人更加的智能化。
        在未来阶段,智能机器人的应用和发展会从工业领域逐渐向着民生领域迈进。这也就代表着,未来智能机器人会开始应用于各类民用行业中,这样可以在很大程度上促进社会生产水平的提升。一方面,智能机器人会逐渐趋于更高标准的智能化和自动化,使机器人具有一定的感知能力,可以在短时间内准确的判断出各类信息。另一方面,智能机器人会向着更加标准规范的方向发展。现阶段,国外的一些专家学者开始致力于研发组合式的智能机器人,也就是通过标准组合件来完成对机器人的拼装制作。这意味着,以后智能机器人会向着伺服电机、四肢与机身组建规范化、标准化的方向进行升级发展。标准化发展可以实现智能机器人规模的扩展,易于进行维修和养护。除了上述发展方向外,智能机器人还会重点向着多机协调、标准化方向去发展。多机协调的本质就是不同类别、型号的智能机器人之间可以进行科学有效的协作,从而更好地完成各项生产作业,提高工作质量和效率。综合分析,虽然智能机器人技术的应用已经处于比较高质高效的状态,但在一些环节中还存在着较大的上升空间,可以加强改进和完善。
        四、结束语
        综上所述,随着国家科学技术的进步与发展,智能机器人已经诞生并在众多领域中都有广泛的应用,并为国家的经济发展带来了积极的促进作用。目前我国在智能机器人应用方面仍存在着诸多的问题,相较于西方国家的发展来说,也具有很多的不足。因此,我们需要完善智能机器人的运动控制方法,提高智能机器人运动的控制效率。在人们的努力下,相信不久的将来,智能机器人一定会得到更加广泛的应用。
        参考文献:
        [1]冯晨昱.智能控制在机器人领域中的应用研究[J].智富时代,2018,19(1):125-128.
        [2]蔡济云.工业机器人在自动化控制中的应用研究[J].科技与创新,2018,21(1):144-145.
        [3]王川秋水.智能机器人在现代物流中的运用探究[J].科学大众(科学教育),2018,16(2):21.
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