基于智能控制及移动机器人的应用

杨敏

（德州职业技术学院 山东省德州市 253034）

智能控制技术属于人类科技文明发展的成果，也是未来工业发展的主要趋势，近年来在科技快速进步的过程中，智能控制、移动机器人开始应用在不同的领域中，受到广泛重视，也取得了良好的成绩，为了更好的应用智能控制与移动机器人，应结合实际情况，科学化的应用控制技术与机器人，为各个领域的智能化控制夯实基础。

1 智能控制分析

近几年，计算机技术作为基础的新型智能控制方式、技术，此类智能控制系统中包含着模仿人工控制的相关系统、进化控制和免疫控制的系统，和人工智能学科之间互相对比可以发现，智能控制学科有着一定的容他性，能够应用在各种控制领域中，有着一定的应用和发展优势[1]。

2 智能控制的应用分析

近年来在智能控制系统实际应用的过程中，主要涉及到阶梯控制、专家与模糊控制、神经控制和学习控制等系统，并且还有模拟人类控制、进化与免疫控制的相关部分，此类系统在具体的应用过程中，能够为各个领域的控制提供帮助。主要的应用领域为：

2.1 机器人领域中的应用

近几年我国机器人技术快速发展的过程中，自动化程度有所提升，对机器人提出了更多、更高的功能要求，尤其是在对各类不同职能程度机器人进行研究和开发的过程中，不仅需要保证机器人的应用效果，还应该制定完善的规划与控制模式。在此期间，就可以应用职能控制技术，按照规定任务制定相应的运动规划，之后利用控制技术执行规划的内容，完善机器人的具体运动功能、应用性能，具有一定的智能控制作用。如图1 所示，在机器人中应用智能控制技术，应结合具体的技术特点和实际情况，全面提升系统的运行水平和控制效果[2]。

2.2 工业生产领域中的应用

目前我国在工业生产领域中，已经开始在轧钢生产线、化工生产线、炼油生产线等方面采用连续性的加工生产系统，在整个生产过程中，都需要进行监督和控制，确保运行的性能与可靠性。在此期间为确保相关物理参数和数据信息的精确度，提升产品的产量与质量，可以在工业设备、生产线中应用智能化的控制技术，例如：模糊控制技术、神经控制技术、智能材料控制技术、智能化PH 数值控制技术、锅炉阶梯性的智能化控制技术等等，取得了良好的成绩。

2.3 故障诊断领域中的应用

通常情况下，故障诊断和相关的过程中监控存在直接的联系，在高级性的过程控制系统之内，具有一定的故障自动化检测能力和自主诊断能力，可以确保相关系统的可靠性、稳定性运行。在此过程中为了确保故障诊断的准确性，可以采用智能控制技术，例如：IFDD 系统在应用的过程中，就可以按照已经观测的情况、已经掌握的知识、具备的经验，明确系统或者是部件是否存在故障、及时性的排除故障问题，可以保证设备和系统运作的可靠性。在生产过程中应用相关的智能故障诊断技术和系统，可以准确研究与分析不同结构之间的关系，提供准确的故障检测数据信息，在不确定性的数据信息中获取到准确的诊断结论，在智能化控制系统和技术的帮助下，提升系统的故障诊断准确性与合理性，便于更好的应对和解决故障问题。

图1：智能控制在机器人中的应用

图2：结构框架的设计

2.4 医疗领域中的应用

上个世纪七十年代在医疗领域中就开始应用智能专家系统技术，可以进行手术期间处于深度麻醉状态患者的动脉血压控制，通过模糊逻辑控制系统进行患者手术中动脉血压的智能化控制，同时还能利用智能控制技术进行麻醉深度的衡量，为医疗领域的发展做出了一定的贡献。与此同时，在应用智能控制技术的过程中，还能使用模糊关系函数、语言规则等，为医疗领域提供更多的支持，提升医疗领域的智能化控制水平[3]。

3 移动机器人的应用分析

移动机器人主要就是智能控制技术、机器人学科的交叉研究成果，对于机器人来讲，智能控制属于目前各个领域中重要的应用形式，形成了移动机器人设备，而要想在相关的控制系统中合理使用移动机器人，就必须要重点构建系统的体系结构，制定完善的路径规划方案和运动控制体系，建设故障诊断系统，可以取得良好的控制成效。主要的应用为：

3.1 合理设计系统的体系架构

在应用移动机器人的过程中，应着重进行系统体系架构的设计，按照移动机器人的具体应用特点和需求，合理建设分布式控制系统，通过激光雷达平台、多视觉系统等合理创建相关的环境感知器部分，和具有平面扫描功能的激光测距传感器设备相互配合实现3D、4D环境感知的目的，同时还需合理建设地形高度图，便于研究与分析障碍、可行的不同区域。除此之外，还需合理应用光纤陀螺仪设备、倾角仪设备、里程计设备等等，将其当做是传感器创建移动机器人的航向控制、导航系统，将多个控制系统集成成为工控机设备，具备一定的扩展性，并且利用无线网桥完善车载局域网方面、监控系统方面的功能，保证系统的良好运行和应用。对于其中的分布式控制系统来讲，主要是采用Agent 相互之间的协作形式使得移动机器人能够在复杂的环境中更好的进行感知和导航控制，此类系统中涉及到控制层面、协调层面、慎思层面，在多种异构Agent 的支持下完善控制功能，有助于提升控制效果。如图2 所示，在构建相关结构框架的过程中，应按照移动机器人的具体运行特点和原理，合理的完善框架部分，保证系统的高效化、良好性运行[4]。

3.2 制定完善的规划方案

对于移动机器人来讲，在具体规划的过程中，重点在于环境建模和路径规划，通过一系列的方式来提升系统和设备的应用效果，充分发挥先进智能技术和控制技术的作用优势。

（1）环境建模和定位处理。目前已经有专家在研究的过程中重点分析了位置环境中进行运动机器人环境建模的方式，对比了不同环境模型的优点和不足，明确在有关环境建模中存有的问题，能够为环境建模提供一定的参考依据。从实际情况而言，机器人视觉属于在位置环境领域之内移动机器人有效获得环境信息的措施，能够为环境建模提供良好的支持，在此情况下，可以通过将尺长度空间理论作为基础的Harris 的角点检测技术方式进行处理，不仅不会受到光照因素、摄像机角度变化因素的影响，还可以更好的进行多尺度状态的特征点检测分析，能够更好的完善机器人视觉，适合应用在环境建模中。

（2）重点进行路径规划。将有关的职能控制、免疫原理、进化算法等互相整合，可以形成具有免疫克隆机制同时带有粒群智能部分的移动机器人规划措施，快速、良好的规划能够和全局优化需求相符的可行性路径，此类规划方式在应用的过程中，可以针对粒群行为操作的数据信息进行调整，从多个路径灵活性、多元化的进行规划。例如：在规划的过程中，使用RBF 网络、遗传算法等进行光纤陀螺飘逸误差的分析，将Elitist 竞争机制作为主要载体进行遗传进化的训练手段，可以明显降低光纤陀螺在使用过程中的误差问题发生率，确保移动机器人导航在定位方面的准确度。与此同时，还可以将激光雷达作为主要的设备，规划移动机器人的动态性躲避障碍算法，此类算法在应用期间能够将圆弧轨迹当做基础进行路径的规划，通过平滑性的路径和目标位置相互接近，采用增强学习法更好的对躲避障碍行为进行优化，同时可以使用激光雷达的警报系统，创建刺激、反应性的行为，使得移动机器人能够在动态性的环境之内躲避障碍。

3.3 设计相关的故障诊断系统

在设计故障诊断系统的过程中，可以利用粒子滤波器设备，设计传感器故障诊断的系统，主要就是将规则推理、多粒子滤波器设备之间相互整合，通过规则推理来明确移动机器人的运行情况，使用多粒子滤波器设备进行运行状态的监控，这样能够弥补传统的单粒子滤波器设备不能表达、展现复杂逻辑问题的这个缺陷，从根本上提升故障诊断的工作效率和精确性水平。

4 智能控制及移动机器人的未来发展方向

在我国智能控制及移动机器人未来发展和应用的过程中，应该着重进行理论方面的研究、智能化方面的研究，强化科技的创新开发力度，促使智能控制与移动机器人的良好应用与发展。主要的发展方向和趋势为：

4.1 理论研究的方向

根据当前的智能控制及移动机器人的理论研究情况而言，在未来的发展的过程中，必然会向着理论一致性的方向进步，除了要确保理论良好统一之外，最为关键的就是普及各种通用性的技术，通过理论研究、技术的普及，降低智能控制、移动机器人方面的系统建设难度，减少系统的建设成本，这样不仅能够保证机械设备、控制系统的组织适应性，还能营造良好的系统开发和应用条件，具有一定的发展意义。

4.2 智能化研究的趋势

智能化研究具备复杂性的特点，需要从多个层面入手进行研究和分析，在未来发展的过程中，智能化研究会受到广泛的重视，向着细分、精细化的方向进展，能够使得智能化、移动机器人的应用更加专业化，同时还能提升其实用性，降低研究开发的成本，确保智能化研究的价值和优势。在此期间，科学化开展有关的智能研究工作，还能促使农业生产效果和效率的全面提升，通过智能化的研究和分析，更好的关注和解决民生问题，彰显出智能控制方面的价值、智能控制有关的优势。

4.3 科技创新开发的方向

目前我国在各个领域发展的过程中，都开始重视相关科技创新开发，智能技术的应用也不例外，要想更好的应用智能技术，就必须要重视科技创新开发，在国家政策和战略的指导下，将科技创新当做是智能控制系统、移动机器人的开发创新基础，不仅可以促使移动机器人的良好发展、智能控制技术的良好应用，还能为增强国家综合实力提供一定的科技基础和保障。

5 结语

综上所述，我国在各个领域中已经开始重点应用智能控制系统和技术，取得了较为良好的成绩，尤其是在机器人领域中，合理采用智能控制技术，设计移动机器人的模式，能够促使移动机器人的良好使用。因此，在实际工作中应该重视智能控制在机器人中的运用，合理进行路径的规划、架构的设计，提升系统的运行效果和水平。