解析工業(yè)機器人的智能化運動技術(shù)控制方式方法

江蘇省常州技師學(xué)院 韋俊

工業(yè)機器人的誕生和應(yīng)用很大程度上推動了社會生產(chǎn)力的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，各個領(lǐng)域的發(fā)展和進步都離不開工業(yè)機器人的幫助。在智能化時代的背景下，工業(yè)機器人勢必會順應(yīng)時代發(fā)展同步發(fā)展，為進一步提升工業(yè)機器人的效率和作用，越來越多的人投身于機器人智能化研究工作之中，研究工業(yè)機器人智能化運動技術(shù)控制方式方法已經(jīng)成為行業(yè)的熱點問題。

1 工業(yè)機器人智能化運動技術(shù)的現(xiàn)狀

有關(guān)工業(yè)機器人的研究已經(jīng)有上百年歷史，經(jīng)多年研究工業(yè)機器人的生產(chǎn)力得到了很大程度上的提升，目前工業(yè)機器人的整體生產(chǎn)水平較高。在工業(yè)機器人的具體應(yīng)用時，結(jié)合不同的行業(yè)要求和特點會對工業(yè)機器人進行適當(dāng)調(diào)整，但是從工業(yè)機器人智能化技術(shù)的控制方面來看，控制還無法滿足應(yīng)用需求。工業(yè)機器人智能化技術(shù)控制主要是為了控制機器人的位置和速度，確保工業(yè)機器人的正常運轉(zhuǎn)，但還有不少工業(yè)機器人未能達到這一目標要求[1]?？傮w來說，工業(yè)機器人智能化運動技術(shù)存在著控制不足的問題，主要表現(xiàn)形式有以下幾種。第一，工業(yè)機器人處于高速運動狀態(tài)時，少有對工業(yè)機器人的控制。第二，關(guān)于工業(yè)機器人傳感器方面的研究比較少，多傳感器信息融合存在問題。第三，缺乏核心的對工業(yè)機器人進行定位與自主導(dǎo)航的技術(shù)，工業(yè)機器人的智能化程度受限。第四，規(guī)劃工業(yè)機器人運動路線時，很難制定和選擇出最佳路線。第五，模糊控制手段存在矛盾暫時未得到調(diào)和，以至于關(guān)于工業(yè)機器人智能化運動技術(shù)控制效果不佳。

2 對于工業(yè)機器人智能化運動技術(shù)控制方式方法的研究

2.1 自適應(yīng)控制

自適應(yīng)控制手段是工業(yè)機器人智能化運動技術(shù)控制方式之一，在工業(yè)機器人智能化運動控制方面發(fā)揮著重要作用。從21世紀開始，我國已經(jīng)有大量人員深入自適應(yīng)控制進行研究，不同領(lǐng)域的專家學(xué)者從不同方面展開研究工作，大大提高了研究效率和研究質(zhì)量，使得自適應(yīng)控制方法不斷完善。在自適應(yīng)控制方法下，當(dāng)工業(yè)機器人受外界干擾較大或是在系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)時，機器人可以依靠自身系統(tǒng)、憑借自身能力對運行進行調(diào)整和控制，從而確保數(shù)據(jù)輸入工作的正常進行，確保作業(yè)的順利完成，避免對工業(yè)生產(chǎn)活動造成不利影響。自適應(yīng)控制方法具有良好的控制效果，在工業(yè)機器人控制方面使用較為頻繁，但使用時存在局限，要求工業(yè)機器人在運行過程中具備辨別數(shù)據(jù)的能力，要求工業(yè)機器人系統(tǒng)始終保持穩(wěn)定運行。但由于各種原因限制，并非所有工業(yè)機器人都可以在工作狀態(tài)下始終保持辨別參數(shù)的能力，也很難保證全過程的系統(tǒng)穩(wěn)定運行。特別是參數(shù)不確定的情況下，自適應(yīng)控制方法對工業(yè)機器人運行系統(tǒng)的要求會更高，過程中還伴隨大量的計算[2]。為減少參數(shù)跳變對自適應(yīng)控制的影響，越來越多的專家學(xué)者深入這方面研究，通過采取特定手段理論上可以解決自適應(yīng)控制過程中存在的問題，但工業(yè)機器人實際運行中還存在大量的干擾因素和不確定因素，理論無法踐行于實際之中。目前自適應(yīng)控制過程中存在的問題暫時無法得到調(diào)和，我國工業(yè)機器人智能化運動自適應(yīng)控制手段與世界領(lǐng)先水平之間存在的差距還比較大，仍然需要專家學(xué)者的深入研究和不懈努力，此事任重而道遠。

2.2 模糊邏輯控制

與自適應(yīng)控制方式相比，模糊邏輯控制方法出現(xiàn)的時間更為久遠，早在20世紀60年代已經(jīng)有關(guān)于模糊邏輯控制論的研究，我國對模糊邏輯控制的深入研究主要發(fā)生在近十年。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，模糊邏輯控制已經(jīng)被應(yīng)用于包括工業(yè)機器人智能化運動在內(nèi)的多個科技研發(fā)領(lǐng)域之中，經(jīng)持續(xù)發(fā)展和不斷改進，模糊邏輯控制未來可能被應(yīng)用于更多領(lǐng)域。分析模糊邏輯控制的原理可以發(fā)現(xiàn)，模糊邏輯控制的關(guān)鍵在于模糊控制器，模糊控制器可以對傳感器收集的信息進行特殊化處理，經(jīng)過模糊控制器的推理之后，處理結(jié)果便可運用于對工業(yè)機器人智能化運動的控制。模糊邏輯控制的基本原理是將工業(yè)機器人智能化控制系統(tǒng)簡單化，在提高智能化控制系統(tǒng)抗干擾能力的同時實現(xiàn)人機對話，從而對工業(yè)機器人的智能化運動進行有效控制，因此模糊邏輯控制又被稱為語言控制。雖然模糊邏輯控制對工業(yè)機器人智能化運動的控制效果較好，但實際上模糊邏輯控制方法也存在問題，在利用模糊邏輯控制方式對工業(yè)機器人智能化運動進行控制時，工業(yè)機器人很容易出現(xiàn)局部的震蕩，從而對工業(yè)機器人的運行環(huán)境造成不良影響。為盡可能規(guī)避模糊邏輯控制的不利影響，運用模糊邏輯控制手段時還需要借助自適應(yīng)控制手段進行精確控制，當(dāng)工業(yè)機器人發(fā)生局部震蕩時幫助工業(yè)機器人規(guī)避障礙物，從而確保工業(yè)機器人的穩(wěn)定運行?；趯Ψ€(wěn)定我國業(yè)化生產(chǎn)、進一步提升工業(yè)化生產(chǎn)水平的考慮，相關(guān)人員還需要深入研究模糊邏輯控制手段，進一步提升模糊邏輯控制方法的作用，以便于擴大模糊邏輯控制方法的運用范圍。

2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式已經(jīng)在我國工業(yè)機器人智能化運動控制領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，對工業(yè)機器人進行分類，有關(guān)水下工作的工業(yè)機器人、協(xié)作工作的工業(yè)機器人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制研究已經(jīng)取得了重大突破并收獲了一定成果，不難推測出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式具有良好的發(fā)展應(yīng)用前景。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式具有“四非”特征，即非線性、非常定性、非局限性和非凸性[3]。在工業(yè)機器人進行智能化運動時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法主要是通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對機器人運行軌跡進行控制的，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法時常會結(jié)合傳感器等設(shè)備共同開展控制工作，可在控制機器人智能化運動的同時幫助機器人提升工作準確率、排除運行過程中的障礙問題，從而對工業(yè)機器人進行有效控制。與此同時，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在對工業(yè)機器人智能化運動進行控制時，還可以進一步提升工業(yè)機器人在導(dǎo)航方面的整體性能，進一步擴大工業(yè)機器人的運用范圍和工作場景，從而提升工業(yè)化生產(chǎn)水平。與自適應(yīng)控制和模糊邏輯控制這兩種控制方法不同的是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具備良好的適應(yīng)能力和學(xué)習(xí)能力，可使工業(yè)機器人智能化運動控制水平得到有效提升。即便是工業(yè)機器人在運行過程中系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生跳轉(zhuǎn)，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式的幫助和作用下，其他系統(tǒng)依然可以保持穩(wěn)定運行。既然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法具有如此特點和優(yōu)勢，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制勢必會在工業(yè)機器人智能化運動控制領(lǐng)域占據(jù)重要地位和市場，工業(yè)機器人也會在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的幫助下得到進一步發(fā)展。除了在工業(yè)機器人智能化控制領(lǐng)域的應(yīng)用之外，相關(guān)人員可以積極探究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式的其他功能與作用，在其他領(lǐng)域應(yīng)用這一控制方式，充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法的作用。

2.4 迭代學(xué)習(xí)控制

迭代學(xué)習(xí)控制方式的發(fā)展并不像以上三種控制方法那般簡單，迭代學(xué)習(xí)控制方式最初被提出時并未得到廣泛的認可和支持，即便是專業(yè)領(lǐng)域和技術(shù)界也未能認可迭代學(xué)習(xí)控制方式。但隨著工業(yè)機器人智能化運動技術(shù)的發(fā)展，迭代學(xué)習(xí)控制方式可以幫助工業(yè)機器人在智能化運動過程中減少對數(shù)學(xué)建模的依賴性，而且工業(yè)機器人輸出的數(shù)據(jù)值較為理想，專業(yè)領(lǐng)域和技術(shù)界便提高了對迭代學(xué)習(xí)控制方式的認可度和重視程度，近年以來越來越多的人深入研究迭代學(xué)習(xí)控制方法。迭代學(xué)習(xí)控制方式的運用首先需要借助系統(tǒng)算法，即根據(jù)工業(yè)機器人的具體情況確定迭代學(xué)習(xí)控制算法類型[4]。其次，為使得迭代學(xué)習(xí)控制效果得到進一步提升，需要明確系統(tǒng)硬件設(shè)計，包括電源模塊、接口模塊等。當(dāng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計確定后，需要對軟件程序進行設(shè)計和確定，確保軟硬件的質(zhì)量，需要確定的軟件程序包括中斷程序、通信程序等。雖然我國對于迭代學(xué)習(xí)控制方式研究時間較短，但實際上我國迭代學(xué)習(xí)控制方式所取得的成就遠遠大于以上三種工業(yè)機器人智能化運動控制方式，而且迭代學(xué)習(xí)控制方式的應(yīng)用范圍也是四種控制方式中最廣泛的。但與發(fā)達國家相比，我國關(guān)于迭代學(xué)習(xí)控制方式的研究還處于較低水平，迭代學(xué)習(xí)控制方式還有很大的提升進步空間。隨著工業(yè)機器人的不斷發(fā)展和應(yīng)用，工業(yè)機器人智能化運動控制領(lǐng)域?qū)Φ鷮W(xué)習(xí)控制方式的需要會越來越大，相關(guān)工作人員仍然需要加強對迭代學(xué)習(xí)控制方式的研究，從而進一步提升工業(yè)機器人智能化運動控制水平，幫助工業(yè)機器人的高效運行，為我國工業(yè)化生產(chǎn)作出更大貢獻。

3 結(jié)語

通過以上內(nèi)容分析可以得出，加強對智能化運動技術(shù)控制方式方法的研究是發(fā)展工業(yè)機器人的前提和基礎(chǔ)。雖然我國工業(yè)機器人還存在較大提升空間、存在一定不足，但科研人員一直處于不斷研究和探索的狀態(tài)之中，相信在不久的將來，我國工業(yè)機器人可得到進一步發(fā)展，工業(yè)機器人會在我國工業(yè)化生產(chǎn)與發(fā)展過程中發(fā)揮更大的作用和影響。