智能機器人及其控制技術研究①

劉玉玲

摘 ? 要：隨著現代科技的迅猛發展，智能機器人控制技術得以不斷發展成熟，并在諸多行業領域得到推廣。作為20世紀以來的重要發明之一，智能機器人在諸多方面改變了社會大眾的生活。基于此，本文首先闡述了智能機器人及其關鍵技術，然后探討了智能機器人的控制技術，以期為智能機器人在生產生活中實際應用提供一些啟示。

關鍵詞：智能機器人 ?關鍵技術 ?控制技術

中圖分類號：TP242.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（b）-0072-02

歐美、日本等發達國家率先展開了對智能機器人的研究開發，而我國受限于科技水平，發展起步時間相對較晚。即便我國不斷加大了對智能機器人的研發力度，并收獲了一定的科研成果，然而相較于一些發達國家依舊存在不小的差距。特別是在控制系統設計方面，我國還有待進一步開展深入研究。近些年，我國在智能機器人領域展開了更為全面廣泛的研究，智能機器人也在我國眾多行業領域得到推廣，為社會大眾生產生活創造了極大的便利。所以，對智能機器人及其控制技術進行探索研究，有著十分重要的現實意義。

1 ?智能機器人及其技術

1.1 智能機器人

智能機器人由種類繁多的內部信息傳感器、外部信息傳感器組成，涉及視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等，不僅包括感受器，也包括效應器，以此實現對周圍環境的作用。由此可將其稱作自整步電動機，它們可實現手、足、觸角等的有效聯動。由此也表明，智能機器人同時兼具感覺、思考、反應等要素。智能機器人可理解人類語言，運用人類語言與操作者對話，在其自身“意識”中獨立營造一種使自身實現“生產”的外界環境，也就是實際情況的詳盡模式[1]。智能機器人還可分析面臨的情況，可運用自身的動作以滿足操作者所提出的多元需求，并可預先擬定相關動作，在信息有限的情況下及環境迅速轉變的情況下完成該部分動作。

1.2 智能機器人關鍵技術

在社會環境不斷發展變化的環境下，智能機器人技術也處于快速發展狀態。各行各業對智能機器人及其應用都提出了更高的要求。在實際應用中，智能機器人所面對的環境大多都是難以預估的，因此在智能機器人研發中需要運用以下關鍵技術來保障智能機器人的應用。其一，多傳感器信息融合。智能機器人設計中涉及的傳感器類型眾多，可以分為內部與外部傳感器。其中內部傳感器可實現對智能機器人組成部件內部狀態的有效檢測，涉及的傳感器包括有角度傳感器、方位角傳感器、加速度傳感器等;后者則包括力矩傳感器、滑動覺傳感器、認識傳感器等。多傳感器信息融合是近年來頗受關注的研究課題，主要是指綜合不同傳感器所獲取的數據，從而獲得更全面、更準確的信息。現階段，多傳感器信息融合方法包括有神經網絡、貝葉斯估計、卡爾曼濾波等。其二，機器人視覺。視覺系統是智能機器人不可或缺的一部分，主要由計算機、攝影設備以及圖像采集設備構成。機器人視覺系統工作過程主要有圖像采集、圖像分析、圖像輸出等，其中圖像特征分析、圖像辨別、圖像分割均為關鍵任務。近幾年來，伴隨著視覺信息處理技術的成熟，視覺信息壓縮濾波特定環境標志識別、環境和故障物檢測等。其中，環境與故障物探測是視覺信息處理中難度最大，最核心的過程。其三，智能控制。智能計算機科研人員研發了不同形式的機器人智能控制系統，主流的控制方式主要有模糊控制與神經網絡控制的結合;神經網絡與變結構控制的融合;神經網絡、模糊控制、智能控制技術的融合等。

2 ?智能機器人的控制技術

智能機器人領域應用的控制技術種類繁多，其中每一項技術均是當前時代的高新技術，主要包括有模糊控制技術、神經網絡控制技術、專家控制技術、分層遞階智能控制技術、集成智能控制技術等，在實際應用中往往對若干種控制技術進行融合應用，以此實現智能機器人的一系列功能。現就下述幾項典型的智能機器人控制技術進行探討。

2.1 模糊控制技術

模糊控制技術作為智能機器人設計中常用的一項控制技術，輸入量模糊化模塊是其中的一個核心部分，該部分可實現數據轉換功能，在該項控制技術實際運行中，輸入量模糊化模塊需要與知識庫、模糊推理機及輸出量清晰化模塊融合應用，而這些模塊分別可實現數據信息存儲、數據信息識別及數據信息輸出等功能，進而實現智能控制，這一控制過程可稱之為模擬控制。其控制原理主要是：首先由輸入量模糊化模塊將傳輸進入的測量數據的精確量轉化為模糊量，然后依托知識庫的協助，通過模糊推理機推理出相關信息數據，最后通過輸出量清晰化模塊將該部分信息數據轉化為執行機構可接收的控制量，進一步實現對智能機器人的智能控制[2]。

2.2 專家控制技術

專家控制技術作為專家控制的升級控制技術，是專家系統技術手段與傳統控制技術的有機融合，該項控制技術同樣是智能機器人領域中常用的控制技術之一。專家控制技術的實現以專家系統知識及規劃為重要前提，可使被控系統得到充分優化，因而在智能機器人領域得到了廣泛推廣。專家控制技術主要包括專家系統、數值算法兩大系統模塊，這兩部分又包括一些子系統、子模塊，其中專家系統包括知識庫、推理機等系統模塊，數值算法包括控制算法、監控算法及辨識算法等傳統算法[3]。專家控制技術的應用優勢主要表現為可實現對被控系統的有效監測，并在知識庫的協助下，通過推理機挑選適用的控制算法獲取控制數據傳輸至被控系統的執行機構，進一步實現對智能機器人的智能控制。

2.3 分層控制技術

分層控制技術，即為分層遞階智能控制技術，是智能機器人領域的優化智能控制技術，該項控制技術以“三元論”理論為重要前提，并以此實現對智能機器人的控制。分層控制系統組成部分較為復雜，包括組織級、協調級、執行級三級，各級可實現不同的功能作用。其中，組織級可實現決策及規劃任務的功能作用，可依照實際應用需求做出相關的任務決策，并將其劃分成子任務組合，將它們傳輸至協調級。然后通過協調級開展任務執行規劃，這一環節以人工智能為核心，可作用于將任務命令又一次劃分成若干細化的步驟，諸如基本動作、對象等，接著對執行的任務開展識別，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反饋信息，進一步通過執行級執行任務命令，完成各項操作[4]。該項控制技術不僅智能機器人領域的常用控制技術，還是可實現多種不同功能的重要技術，在智能機器人領域得到了廣泛推廣。

3 ?結語

綜上所述，伴隨控制技術的不斷發展成熟，其在智能機器人領域的應用得以不斷加深。即便現階段我國在智能機器人領域的涉及還不足夠深入，但隨著我國廣大研究人員不斷圍繞如何更有效研發應用智能機器人控制技術開展探索、研究，勢必可推動我國智能機器人的控制技術、自動化生產、服務技術等邁入全新的階段。

參考文獻

[1] 王秀俊，葛運建，肖波，等.人工智能在機器人力控制系統中的應用研究[J].華中科技大學學報：自然科學版， 2004，32（S1）：76-78.

[2] 項清華.智能機器人控制技術特點及其在生活中的應用[J]. 電腦迷，2017，12（4）：144-145.

[3] 郭慶豐.機器人及其控制技術[J].科技創新導報， 2018，15（7）：180，182.

[4] 吳姝源.智能控制及移動機器人研究進展[J].信息與電腦：理論版，2018，402（8）：132-134.