李媛媛 張立坤 王萌

摘要：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，智能機(jī)器人已經(jīng)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，不僅提高了社會(huì)工作效率，也解決了各種復(fù)雜環(huán)境下的智能化作業(yè)問題，加快了社會(huì)發(fā)展進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：智能控制;機(jī)器人;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）03-0092-02

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展讓智能控制技術(shù)逐漸走向成熟，智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用，讓機(jī)器人具備了思維能力、感知能力和學(xué)習(xí)、記憶等能力，提高了機(jī)器人對(duì)周邊環(huán)境的適應(yīng)性，拓寬了機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域，加速了現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展。

1 智能控制基本概述

智能控制是指在無(wú)人參與的條件下讓智能化機(jī)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的相關(guān)技術(shù)，智能控制將人工智能、信息通信以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科有效結(jié)合起來(lái)，是一種高度集成的控制系統(tǒng)，能夠有效對(duì)外界信息進(jìn)行采集、識(shí)別、記憶和分析，提高了數(shù)據(jù)信息應(yīng)用的有效性。智能控制技術(shù)能夠讓智能機(jī)器在無(wú)人干預(yù)的條件下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，也推動(dòng)了智能機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展[1]。

2 智能機(jī)器人主要應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 家庭機(jī)器人

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提高了人們生活質(zhì)量，當(dāng)前，隨著物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，百姓生活中可以將各種電子設(shè)備在電腦的協(xié)調(diào)控制下實(shí)現(xiàn)各種操作。智能開啟系統(tǒng)，室內(nèi)空氣自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等標(biāo)志著智能控制已經(jīng)深入到了日常生活。近年來(lái)，能夠從事清潔工作的機(jī)器人、炒菜的機(jī)器人以及為酒店提供日常服務(wù)的機(jī)器人已經(jīng)相繼問世，這些機(jī)器人在傳統(tǒng)智能化基礎(chǔ)上又有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，能夠?qū)Χ喾N語(yǔ)言進(jìn)行識(shí)別，對(duì)獲取的語(yǔ)音信息加以判斷，與人類進(jìn)行語(yǔ)言交流。

2.2 醫(yī)學(xué)機(jī)器人

2020年美國(guó)首例新冠肺炎感染者采用的是醫(yī)學(xué)機(jī)器人負(fù)責(zé)患者的全程治療和護(hù)理，這也是機(jī)器人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到應(yīng)用的典型案例。截止目前，具有輔助功能的機(jī)器人在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，在微創(chuàng)外科手術(shù)中能夠充分發(fā)揮出智能控制的精準(zhǔn)性，為患者減輕手術(shù)痛苦。此外，具有智能化的納米機(jī)器人也在進(jìn)一步研發(fā)階段，一旦獲得成功，在臨床治療中能夠利用納米機(jī)器人進(jìn)入到人體循環(huán)系統(tǒng)，解決緩和心腦血管阻塞等問題，從而提高心腦血管病臨床治療效果。

2.3 軍事機(jī)器人

近年來(lái)，由于國(guó)際形勢(shì)不斷變化以及恐怖活動(dòng)的復(fù)雜化，世界各國(guó)加大了智能機(jī)器人在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用研究，智能機(jī)器人不僅能夠在軍事活動(dòng)中發(fā)揮出偵查的作用，還能夠利用智能控制實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)有效的打擊。例如：2019年10月美國(guó)在對(duì)巴格達(dá)迪實(shí)施精準(zhǔn)打擊軍事行動(dòng)中，就應(yīng)用了具有智能控制性能的軍事機(jī)器人。軍事機(jī)器人在這次軍事行動(dòng)中主要執(zhí)行搜索和戰(zhàn)斗任務(wù)，體現(xiàn)出智能控制下的機(jī)器人行動(dòng)快捷性和準(zhǔn)確性，而且軍事機(jī)器人能夠有效彌補(bǔ)夜戰(zhàn)和消耗戰(zhàn)中人類精力和體力上表現(xiàn)出的不足。對(duì)智能機(jī)器人加以規(guī)范應(yīng)用，具有維護(hù)世界和平的重要意義。

2.4 太空機(jī)器人

隨著科技不斷發(fā)展，人類加大了對(duì)宇宙太空奧秘的探索，太空機(jī)器人在這樣背景下應(yīng)運(yùn)而生。這是一種能夠在航天器和宇宙空間站內(nèi)進(jìn)行智能操作的機(jī)械設(shè)備，通常由靈活的機(jī)械臂和中央處理系統(tǒng)構(gòu)成，具有較強(qiáng)的感知和數(shù)據(jù)采集、處理、分析能力。宇宙太空環(huán)境較為復(fù)雜，具有輻射強(qiáng)度大、高真空以及超低溫的特征，普通的工業(yè)機(jī)器人無(wú)法完成這樣復(fù)雜環(huán)境下的工作，更是人類宇航員太空工作的短板，智能太空機(jī)器人的應(yīng)用，能夠利用三維視覺系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下準(zhǔn)確判斷目標(biāo)位置，利用機(jī)械臂進(jìn)行精準(zhǔn)操作[2]。

3 機(jī)器人領(lǐng)域中智能控制常用技術(shù)

3.1 模糊控制

模糊控制是在模糊數(shù)學(xué)和思想理念基礎(chǔ)上而形成的控制方法，在傳統(tǒng)的智能控制中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。在對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行智能控制中，不確定因素存在較多，系統(tǒng)獲取的信息較為復(fù)雜，通常很難做出正確的判斷和描述。模糊控制將模糊語(yǔ)言、模糊邏輯以及模糊集合論作為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，被廣泛應(yīng)用在家庭智能機(jī)器人領(lǐng)域，例如：汽車自動(dòng)駕駛、智能家電、智能泊車系統(tǒng)等。

3.2 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)通常指智能化電腦程序系統(tǒng)，系統(tǒng)中包含了智能機(jī)器人所要應(yīng)用領(lǐng)域具有專家水平的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，智能控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行有效控制，讓機(jī)器人利用這些具有較高專業(yè)性的知識(shí)解決客觀存在的問題。因此，專家系統(tǒng)是人工智能與計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合。利用專家系統(tǒng)控制的機(jī)器人具有較高的工作效率，能夠?qū)崿F(xiàn)操作的準(zhǔn)確性，解決了環(huán)境因素給特殊領(lǐng)域工作帶來(lái)的干擾。專家系統(tǒng)控制的機(jī)器人大多被應(yīng)用于醫(yī)療、科研以及軍事國(guó)防領(lǐng)域。

3.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模仿了動(dòng)物大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行處理的智能控制技術(shù)。更確切地說，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的運(yùn)算模型，能夠模仿人類的大腦，實(shí)現(xiàn)模糊控制，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行推理，能夠表現(xiàn)出人類思維的容錯(cuò)性。因此，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常與模糊控制系統(tǒng)相結(jié)合，應(yīng)用到機(jī)器人領(lǐng)域中。

4 智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用

4.1 機(jī)器人行進(jìn)線路控制

當(dāng)前，機(jī)器人研發(fā)技術(shù)不斷提高，機(jī)器人外形和行動(dòng)都具有模仿人類的主要特征，具備行走功能的機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)通常由連桿和動(dòng)輪構(gòu)成，通過智能控制對(duì)滾輪的角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)人類直立行走的動(dòng)作。在行動(dòng)路線設(shè)定的基礎(chǔ)上，能夠讓機(jī)器人按照特定的行動(dòng)路線完成一些列動(dòng)作。在集群行動(dòng)線路控制中，主要采用模糊控制，將機(jī)器人行動(dòng)誤差控制在有效范圍內(nèi)，提高機(jī)器人行動(dòng)線路的精確性。

4.2 機(jī)器人行動(dòng)計(jì)劃控制

智能機(jī)器人在行動(dòng)中往往需要結(jié)合實(shí)際工作環(huán)境對(duì)所處位置進(jìn)行判斷，在智能控制設(shè)計(jì)中，對(duì)每個(gè)智能機(jī)器人的行動(dòng)線路進(jìn)行設(shè)定，在行動(dòng)路線保持恒定的基礎(chǔ)上進(jìn)行分布式行動(dòng)控制，這樣能夠讓機(jī)器人在按照行動(dòng)路線執(zhí)行操作的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)避讓和行動(dòng)計(jì)劃能力，從而讓機(jī)器人行為更加協(xié)調(diào)。

4.3 機(jī)器人思考功能實(shí)現(xiàn)

據(jù)有關(guān)報(bào)道稱，谷歌與牛津大學(xué)的研究機(jī)構(gòu)正在針對(duì)能夠獨(dú)立思考的機(jī)器人進(jìn)行研究，希望能夠研究出一種能夠在亞原子狀態(tài)下運(yùn)行的芯片，通過這種芯片高速運(yùn)算能力，解決當(dāng)前處理器運(yùn)算速度上的不足，模仿人類大腦能夠在智能控制下，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行快速搜索和判斷，進(jìn)而得出最佳處理方案，讓智能機(jī)器人具備與人類相同的思維能力[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)器人是現(xiàn)代科技和工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的必然結(jié)果產(chǎn)物，機(jī)器人智能化的實(shí)現(xiàn)離不開智能控制技術(shù)。隨著智能研究的不斷深入，智能控制技術(shù)也將不斷提高，勢(shì)必將推動(dòng)智能機(jī)器人在更多領(lǐng)域中得到應(yīng)用，促進(jìn)社會(huì)不斷發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉豐年.智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2018，404（10）：130-131.

[2] 王敏.智能控制在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（20）：162.

[3] 余畢超.智能控制及其在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018，265（13）：253-254.

Abstract：In recent years， with the continuous development of science and technology， intelligent robots have been widely used in many fields， which not only improves the efficiency of social work， but also solves the problem of intelligent operations in various complex environments and accelerates the process of social development.

Key words：intelligent control; robot; application