智能控制及其在机器人领域的应用分析

叶荣冠　郑飞杰

摘 要：随着科技的进步，机器人技术已经被广泛应用在各个领域之中，该技术已经成为各领域不可或缺的重要组成部分，可以大大提升各领域生产工作的工作效率。而智能控制在机器人领域的应用，又能显著提升机器人的智能水平，对促进机器人技术的进一步发展有着重要的意义，是机器人领域未来的主要发展方向。本文针对智能控制做出了简单的概述，并对智能控制的技术方法做出简要分析，将智能控制的优缺点进行列举，并详细阐述了智能控制在机器人领域的具体应用策略，以供参考。

关键词：智能控制 机器人技术 应用

Intelligent Control and its Application Analysis in the Field of Robotics

Ye Rongguan，Zheng Feijie

Abstract：with the progress of science and technology， robot technology has been widely used in various fields. This technology has become an indispensable part of various fields， which can greatly improve the work efficiency of production in various fields. The application of intelligent control in the field of robot can significantly improve the intelligent level of robot， which is of great significance to promote the further development of robot technology， and is the main development direction of robot field in the future. This paper makes a simple overview of intelligent control， and makes a brief analysis of the technical methods of intelligent control， enumerates the advantages and disadvantages of intelligent control， and elaborates the specific application strategy of intelligent control in the field of robot for reference.

Key words：intelligent control， robotics， application

1 引言

机器人技术的不断发展实现了各领域的智能化、自动化生产，该技术在各领域的应用减少了生产工作的人力投入，同时也能显著提升工作效率，也能保证一些精密生产环节的精准性。将智能控制与机器人技术有效结合，实现智能控制在机器人领域的有效应用，能够进一步提高机器人技术的智能化水平，从发展的角度来看，研究人员应该加强智能控制在机器人领域的应用性研究。下面就从控制理论的角度，具体分析智能控制在机器人领域的应用策略，以求能为机器人技术的发展提供具有价值的参考。

2 智能控制的概述

2.1 智能控制的主要概念

智能控制是人工智能技术与自动控制交叉技术相结合诞生的控制理论，在智能控制理论基础上建立的控制系统具有人工控制的核心系统，同时通过人工辅助与机器控制系统实现对机械设备的控制。在智能控制理论中运筹学的相关理论是一项重要基础，其可以根据控制系统的特点具体分为分布式、分级式与开放式三种控制模式。智能控制系统具备较强的数据信息处理能力，但目前的智能控制技术水平还只能满足较简单的自动控制，主要服务对象为非线性对象，在以高级自动控制作为目标时，控制效果还难以令人满意。

2.2 智能控制的技术方法

智能控制的技术方法主要涉及模糊网络智能控制、神经网络智能控制以及分层递进智能控制等，在具体应用时，需要多种技术方法有机结合才能实现。目前，在具体应用中最为常见的技术方法就是模糊网络智能控制与专家智能控制法。模糊网络智能控制是将数据库、模糊网络推理系统、输出量模块相结合的一种技术方法;专家智能控制法是传统控制模式与智能控制模式的有效结合。

3 智能控制的发展进程与技术方法

随着人工智能技术的诞生，智能控制理论也随之提出，智能控制理论提出了人工智能与自动控制交叉思想相结合的构想，通过智能控制系统对机械设备加以控制，提高人工智能控制器的智能水平，从而提高机器人的智能性，智能控制在机器人领域的应用，可以让智能控制、人工与机器共同组成更加智能化的机器人，其以智能控制系统、纯机器控制作为核心系统。智能控制这一理论的基础包含了运筹学的相关理论，其将人工智能理论与自动控制理论有机结合，是传统控制理论的优化改进，该理论针对的目标为自主智能机器，最终目的是达成对机械设备的无人操作。在智能控制基础上建立的控制系统，对综合信息的处理能力会显著提升，但其最终目标不是为了实现高级自动控制，而是对控制系统的各方面功能實现优化，进而达到完成传统控制理论无法实现的控制目的。

4 智能控制在机器人领域中的应用策略

4.1 机器人技术领域的应用策略

随着人工智能技术的不断发展，计算机技术的普及应用，机器人技术不管在性能方面，还是智能化水平方面，都有了更好的表现，为了满足对机器人技术的应用要求，还需进一步提高机器人对综合信息的处理能力，让机器人的控制系统更加完善。将智能控制应用在机器人技术领域，可以显著提升机器人的控制系统智能化水平，智能控制系统中包含的神经网络技术有着较高的技术优势，其对控制路径的规划更加合理、高效。在具体应用中可以发现，机器人主要技术要求就是对障碍空间与自由空间信息的处理能力，而智能控制系统中的神经网络技术可以更好的实现对这方面信息的处理任务，在处理自由空间信息时，可采用Kohonen神经元的权向量，通过Kohonen神经元还获取相应的空间随机坐标，再完成对自由空间信息的网络输入。在这个自由空间信息的采集之中，神经网络可以对相关信息有效的保存与学习，再通过分布式的体现形式展现出来。神经网络的学习主要以计算机公式来反应出来，神经功能与模糊控制结合后，可在系统内部形成对机器人局部区域动作的合理规划，对局部控制器发送更准确的行为指令。例如：当机器人需要进行行走行为时，就需要通过模糊控制来实现对行走路径的调整。另外，一些仿人型机器人需要模仿人类进行双足行走，此时机器人的行走行为就需要通过智能控制技术来加以辅助，这也是智能控制技术的机器人技术领域较典型的应用。目前，智能控制在机器人技术领域的应用中可解决机器人技术领域中存在的诸多技术问题，例如变结构、非线性以及多变量等问题，所以智能控制技术在机器人技术领域有着广阔的发展前景。

4.2 在机器人行动控制方面的应用

目前，智能控制技术在机器人技术领域中，主要应用在提高机器人行动控制能力的区域，通过智能控制技术可以帮助机器人更好的调整手部区域、足部区域的行动状态。拿机器人手部位置的控制为例，通过计算机终端完成对机器人手部机械关节的运动轨迹进行合理规划，发送及时、准确的控制指令，同时实时反馈动作行为的相关信息。智能控制系统以计算机终端作为上位机，以单片机作为下位机，下位机具体完成机器人区域位置的运动信息采集与处理，再将处理分析后的信息向上位机反馈，获取行动指令后完成机器人手部、足部位置的关节运动。智能控制系统可以实现微型处理器与上位机的高效信息交换，对信息的反馈能力有效提升，另外在智能控制系统的辅助下，机器人各个区域的关节行动更加准确，机器人行为表现更加稳定，控制误差明显减少，这是智能控制技术在机器人技术领域中的重要应用成果。在机器人技术领域中还包含四脚运动或轮动的机器人，这类机器人在移动过程中，需要通过四脚的运动或车轮的滚动实现移动，智能控制系统中的模糊网络智能控制技术可以很好的实现这些运动行为。在实际应用中，机器人移动位置的偏差可以显著减小，拿机器人在一个十字路口移动为例，在智能控制系统的辅助下，机器人可以更好的完成对障碍的回避，以及对行动路线的调整复位。智能控制系统在机器人行动领域中的应用，为机器人提供了两种不同的行动控制模式，具体为分布式行动与集中式行动。分布式行动可以为机器人制定相应的行动规则，进而完成不同障碍的行动行为，让机器人在行动中有效规避障碍，由此可见智能控制技术的机器人技术领域中的重要应用价值。

5 結语

综上所述，随着机器人技术在各领域中的应用，对机器人的智能表现有了更高的要求，特别是对机器人运动行为准确性以及对障碍物的规避方面。将智能控制技术应用于机器人技术领域，可以显著提升机器人的行动能力，减少行动中的行为偏差，确保机器人行动路线的准确性。另外，通过智能控制系统的辅助，也能显著提升机器人的记忆功能，让机器人具备一定的学习能力，这对提高机器人的智能化水平有着重要意义，随着机器人技术水平的不断提升，智能控制技术必能帮助机器人技术领域得到更好的发展。

基金项目：福建省自然科学基金（批准号： 2017J01777）。

参考文献：

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