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

劉心

摘? 要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，智能控制技術(shù)得到了發(fā)展，并且已經(jīng)在當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中得到了有效的應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人作為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的組成部分，必須要充分借助當(dāng)前最為先進(jìn)的智能控制技術(shù)，不斷提升工業(yè)機(jī)器人的控制效果，以更好地推動工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展。文章立足于工業(yè)機(jī)器人，對智能控制技術(shù)在其控制領(lǐng)域中的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析。

關(guān)鍵詞：智能控制技術(shù);工業(yè)機(jī)器人;控制;應(yīng)用

中圖分類號：TP242.2? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）15-0177-02

Abstract： With the further development of science and technology， intelligent control technology has been developed and has been effectively applied in current industrial production. As the most important part of current industrial production， industrial robots must make full use of the most advanced intelligent control technology to continuously improve the control effect of industrial robots and better promote the development of industrial robot industry. Based on industrial robots，this paper conducts detailed research and analysis on the specific application of intelligent control technology in its control field.

Keywords： intelligent control technology; industrial robot; control; application

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。

1 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中常見的智能控制技術(shù)分析

隨著信息技術(shù)的崛起，工業(yè)機(jī)器人經(jīng)歷了簡單機(jī)械、重復(fù)作業(yè)、線性作業(yè)等過程，逐步向人工智能方向發(fā)展。芯片技術(shù)和AI的發(fā)展為工業(yè)機(jī)器人注入了智能的靈魂。具體來說，依托信息智能控制技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人控制理論主要有以下幾種技術(shù)：

1.1 模糊控制技術(shù)

在工業(yè)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(jì)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(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能控制[1]。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。

1.2 專家控制技術(shù)

專家控制技術(shù)也是機(jī)器人智能控制技術(shù)中最為重要的一種。專家控制技術(shù)是專家系統(tǒng)技術(shù)與傳統(tǒng)控制技術(shù)的有效組合，也是專家控制技術(shù)的升級。就專家控制技術(shù)來說，是建立在專家系統(tǒng)知識、規(guī)則基礎(chǔ)上而實(shí)現(xiàn)的，對機(jī)器人控制系統(tǒng)程度的最優(yōu)化進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并在機(jī)器人的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。具體來說，專家控制技術(shù)主要包括兩個方面，即：專家系統(tǒng)、數(shù)值算法。同時，這兩個部分還可以進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)化，專家系統(tǒng)可細(xì)化成為推理機(jī)、知識庫等系統(tǒng)，數(shù)值算法又可進(jìn)一步細(xì)化，成為控制算法、辨識算法、監(jiān)控算法等。這一技術(shù)的優(yōu)勢集中體現(xiàn)在對被監(jiān)控對象進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而由機(jī)器人的專家系統(tǒng)完成機(jī)器人的控制，并使得機(jī)器人對控制命令進(jìn)行執(zhí)行。

2 智能控制技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人控制中的具體應(yīng)用

1977年薩里迪斯首次提出了機(jī)器人的智能控制結(jié)構(gòu)，并對機(jī)器人所要進(jìn)行的工作和任務(wù)進(jìn)行科學(xué)劃分，即組織層、協(xié)調(diào)層和執(zhí)行層，智能控制技術(shù)主要應(yīng)用于組織層和協(xié)調(diào)層，執(zhí)行層次的智能級一般比較低，主要是PD控制、自動控制和反饋控制的應(yīng)用[2]。目前，智能控制技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)機(jī)器人的控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。具體來說，具體的應(yīng)用集中體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 對機(jī)器人的行動路線進(jìn)行控制

機(jī)器人在運(yùn)動的過程中，其腿部主要是由四條連桿、動輪共同組成的，機(jī)器人在移動的過程中，常常要借助滾輪控制的形式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的正常行走。同時，機(jī)器人在行動的過程中，需要與周圍環(huán)境接觸，要對固定障礙物和其它移動物體進(jìn)行定位和判斷，以便更好的運(yùn)動而不摔倒或是發(fā)生碰撞。這已經(jīng)不是簡單的、機(jī)械的運(yùn)動和位置控制，而是需要機(jī)器人能夠?qū)χ車h(huán)境進(jìn)行正確的判斷，將所要到來的不確定性因素進(jìn)行分析。因此，在對機(jī)器人進(jìn)行控制的時候，應(yīng)充分借助模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法，對機(jī)器人行走進(jìn)行有效的控制。在模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制下，即使在機(jī)器人對周圍環(huán)境所收集的信息不完整或是不清晰的狀態(tài)下，系統(tǒng)也能夠進(jìn)行快速的反應(yīng)，對環(huán)境、位置進(jìn)行有效識別和做出正確的判斷。在這種控制模式下，控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出多自由度、非線性、強(qiáng)耦合的控制方式，進(jìn)而對機(jī)器人進(jìn)行多角度的控制，最終實(shí)現(xiàn)控制機(jī)器人的運(yùn)動軌跡控制。需要說明的是，在控制的時候應(yīng)對其中存在的干擾問題給予足夠的重視，當(dāng)周圍的環(huán)境完全改變，或是遇到更加復(fù)雜、不確定的情況時，原來的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模型不能進(jìn)行映射的時候，需要重新進(jìn)行模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的構(gòu)建和測試。

2.2 對機(jī)器人的精度控制

在機(jī)器人的智能控制領(lǐng)域中，傳統(tǒng)控制領(lǐng)域下，主要是采用PID的控制形式，對其進(jìn)行點(diǎn)位控制，但這一控制模式下，控制精讀不夠，很難實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高速、精準(zhǔn)的運(yùn)動或做某一項(xiàng)工作。據(jù)此，在對機(jī)器人進(jìn)行智能控制的時候，可借助模糊自調(diào)整的PID控制器進(jìn)行控制。在這種控制模式下，當(dāng)傳統(tǒng)控制性能出現(xiàn)偏差的時候，可借助PI控制器對其進(jìn)行彌補(bǔ)，以保證整個系統(tǒng)能夠平滑、穩(wěn)定地執(zhí)行命令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高精度、高速運(yùn)動。對于一些線性的工作，不需要機(jī)器人進(jìn)行太復(fù)雜、多變的計(jì)算的時候，可以采用一些簡單的模型來實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的精度控制，同時增加符合機(jī)器人工作的遞推算法、并行算法等，以增加機(jī)器人對環(huán)境變化的敏感性，實(shí)現(xiàn)動態(tài)模擬的精讀控制。對于同時進(jìn)行兩項(xiàng)或是多項(xiàng)線性作業(yè)的時候，可以采取多種智能控制組合的方法，根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行方法的選擇，這樣可以充分利用各種控制方法的優(yōu)勢，避免單一方法的不足，大大改善了機(jī)器人控制系統(tǒng)的性能，提高了機(jī)器人的精度和速度。

2.3 在機(jī)器人視覺伺服控制中的應(yīng)用

在機(jī)器人控制領(lǐng)域中，通過智能控制與視覺伺服系統(tǒng)的有效結(jié)合，可促使機(jī)器人對全局的圖像進(jìn)行分析，并充分結(jié)合工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的實(shí)際環(huán)境，借助全局性的圖像分析，以更好地適應(yīng)工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)需求，進(jìn)而提升工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用精準(zhǔn)度;同時，通過智能控制與視覺伺服系統(tǒng)的有效結(jié)合，還可以對工業(yè)機(jī)器人在工作中的狀態(tài)，進(jìn)行動態(tài)定位、可靠跟蹤等，以進(jìn)一步提升其操作定位的精準(zhǔn)性。隨著科技的發(fā)展，芯片和微電子技術(shù)的性能更高，而成本卻不斷降低，這就為智能控制系統(tǒng)在機(jī)器人視覺伺服控制中的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。目前，以實(shí)現(xiàn)各種功能為目的的微型智能處理器已經(jīng)在各個行業(yè)進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用，通過集成多個不同功能的微型智能處理器，可以賦予機(jī)器人特定的感覺，諸如溫度感應(yīng)、光線感應(yīng)、距離感應(yīng)、方向感應(yīng)，讓機(jī)器人也有了“觸覺”、”視覺”，這樣，機(jī)器人就能夠在實(shí)際的環(huán)境中，對周圍的物體進(jìn)行感知，多個微型智能處理器進(jìn)行并行運(yùn)算處理，控制機(jī)器人的各種功能，調(diào)節(jié)機(jī)器人的狀態(tài)，從而完成各種復(fù)雜工作。

3 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前形式下，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，顯著提升了工作的效率和質(zhì)量。同時，智能技術(shù)的發(fā)展，給工業(yè)機(jī)器人的智能控制提供了技術(shù)支持，引領(lǐng)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)得到了快速發(fā)展，通過智能技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人智能控制領(lǐng)域的應(yīng)用，賦予工業(yè)機(jī)器人簡單的“智慧”，讓工業(yè)機(jī)器人有了人的各種感覺，并能夠進(jìn)行簡單的邏輯判斷，從而適應(yīng)工作和環(huán)境的需要，替代人類從事各種危險、復(fù)雜和高強(qiáng)度的工作，既能夠發(fā)揮智能技術(shù)的優(yōu)勢，也能為人類社會提供了諸多便利。

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