智能控制及其在机器人领域的运用

智能控制及其在机器人领域的运用

摘要：近年来，随着控制理论的发展，智能控制理论应运而生。

在智能控制理论逐渐成熟的今天，其被广泛应用于各个领域。机器人

作为20世纪以来的重要发明，在诸多方面改变的人们的生活。基于此，本研究在概述智能控制理论的基础上，分析了智能技术的发展，然后

进一步分析了智能控制技术在机器人领域的具体应用。

关键词：智能控制；机器人；应用

0引言

随着科技的发展，机器人技术已经获得了很大的进步，并在诸多

行业中获得广泛的应用。为进一步促进机器人更好地应用于各个领域，本研究基于控制理论的角度，探讨了智能控制在机器人领域的应用，

以希望为进一步研究机器人技术的人员提供参考。

1智能控制理论概述

1.1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，即以人工控制为核心的系统，以人工和及其同时为核心的系统，以机器控制为核心的系统1。智能控制理论的基础是运筹学中相关的理论。智能控制系统的特点主要有分布式、分级式以及开放式2。同时，智能控制系统还具有较强的综合信息处理能力。不过，智能控制也存有一定的局限，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。

1.2智能控制方法

智能控制的方法主要有模糊网络智能控制、神经网络智能控制以及分层地接智能控制等等3。智能控制在实际应用过程中，往往是将多个方法融合在一起然后使用。比较常见且典型的方法主要有模糊智能控制法以及专家智能控制法。其中，模糊智能控制法主要是指将知识库与模糊模式推理机和输出量模块进行组合的一种方法4。专家智能控制法是指将智能控制系统与传统的控制理论进行融合的一种方法。

2智能控制技术的发展

近年来，随着仿真技术、建模技术以及人工智能计算机技术等的

发展，智能控制技术也获得了飞速的发展。智能控制技术是对传统控

制技术的传承的发展。在智能控制技术大力发展的今天，人们的生活

发生了显著的变化。智能控制技术在发展过程中，其主要方向是理论

方法研究和智能控制技术集成研究。近年来，对智能控制技术的研究

更是出现了新的热潮，如智能决策、学习控制、专家控制、神经控制、智能规划以及视觉控制等等。虽然我国智能控制技术发展去不较晚，

但发展势头却十分强劲。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。因此，本研究重点总结和分析了智能控制技术在机器人

领域的应用。

3智能控制在机器人领域的应用

3.1机器人行动控制领域的应用

智能控制技术被广泛应用于机器人行动控制领域。以智能控制技

术在机器人机械手位置控制的应用为例，在应用过程中，上位机采用

的是PC机，作用在于实现对关节运动轨迹的规划、命令传输以及信息

反馈。下位机采用的是MCS96单片机，作用在于定位机械手关节位置。微处理器控制系统能够实现与上位机信息交换，进而获取关节的指令，并进行信息反馈。同时，这一系统还能够对关节的运动进行控制。在

该系统中，采用模糊控制方法，不仅能够消除控制系统的误差，还能

够提升系统的稳定性。这是智能控制技术应用的一个重要体现。另外，还有一种机器人，即四条连杆和从动滚轮组成的机器人，其在移动过

程中，主要依靠的是后补两条滚轮。模糊神经网络智能控制技术的应

用就能够很好地实现，并在实际的应用过程中，减低机器人系统误差。除此之外，智能控制技术在应用过程中，还能够对机器人的行动计划

进行控制。例如，在同一十字路口，对多个机器人的行动进行控制，

就会存有回避以及协调的问题。在实现这一功能的过程中，智能控制

技术在机器人行动领域的应用，为其提供了分布式行动和集中式行动。首先对机器人所遇到的不同障碍进行设定，然后在机器人内容进行运

动规则的设计，采用分布式行动，促使机器人在行动过程中对于冲突

区域采取避让的方式。总之，智能控制技术在机器人行动领域中的应

用是重要的。

3.2机器人技术领域的应用

随着人工智能技术、制造技术以及计算机技术的飞速发展，人们

对机器人技术的性能以及智能化水准也提出了更高的要求。为此，智

能控制技术被广泛应用于机器人技术领域。智能控制技术中神经网络

技术的应用是十分重要的，其对于路径的规划起到很好的效果。以神

经网络技术的应用为例，机器人的工作空间主要可分为两个，即障碍

空间和自由空间。其中，对机器人自由空间的表示采用的是Kohonen

神经元的权向量，在空间中随机选取相对应的坐标，并将其视为网络

输入，通过信息的输入，神经网络就会进行学习，然后以分布的形式

进行体现。在学习过程中，其主要是通过公式来反应的，在神经功能

与模糊控制结合后，会形成局部规划器，局部控制器具有推理的功能。机器人在行走的过程中，就会遇到模糊控制，进而改变行动路径。除

此之外，仿真机器人以及两足步行机器人也都是智能控制技术应用于

机器人领域的重要典型。关于智能控制技术在机器人技术领域的应用，神经网络技术的应用能够解决诸多的问题，如变结构问题、非线性问

题以及多变量问题等等。因此，未来在机器人技术领域的应用中，智

能控制技术的应用必将日益广泛。

3.3机器人生产线领域的应用

智能控制技术也被广泛应用于机器人生产线领域。在计算机技术

飞速发展的今天，企业间的竞争日益激烈，为进一步降低成本，自动

化生产备受关注和重视。这种背景下，智能控制机器人被广泛应用于

生产线中。在生产线产品的生产过程中，智能监控技术、智能机器人

被应用其中。以智能移动式水果采摘机器人的设计为例，其就是将智

能控制技术应用于机器人生产线的领域的重要体现。在这一系统设计

过程中，其主要有机械结构和智能结构两部分，在智能结构部分，采

用的系统主要是伺服电机驱动、传感器控制模块、运动控制卡以及数

据采集卡等等。在进行实际作业前，先对目标果实进行识别和定位，

并确定三维位置。其中，包括对果树成熟度的判断以及空间坐标体系

的计算等等。同时，在进行设计的过程中，还对其软件和硬件系统进

行了设计，设计结束后，对采摘的成功率进行实验，实验结果显示，

无论在何种天气下，智能机器人均能够保持正常的移动，同时也能够

准确完成采摘作业。通过实验，研究结果表明，智能采摘成功率在85%