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机器人控制技术2.4

2.4机器人控制技术2.4.1机器人控制系统概述2.4.2人工智能技术2.4.3控制器2.4.4位置控制2.4.5轨迹控制

2.4.1机器人控制系统概述1.机器人控制系统的基本组成图2-142控制系统组成示意图

2.4.1机器人控制系统概述2.机器人控制系统的工作机理（1）点位式：适合于要求机器人能够准确控制末端执行器位姿的应用场合。（2）轨迹式：要求机器人按示教的轨迹和速度进行运动，主要应用在示教机器人上。（3）程序控制系统：给机器人的每一个自由度施加一定规律的控制作用，机器人就可实现要求的空间轨迹。（4）自适应控制系统：当外界条件变化时，为了保证机器人所要求的控制品质，或为了随着经验的积累而自行改善机器人的控制品质，可采用自适应控制系统。（5）人工智能系统：对于那些事先无法编制运动程序，但又要求在机器人运动过程中能够根据所获得的周围状态信息，实时确定机器人控制作用的应用场合，就可采用人工智能控制系统。

2.4.1机器人控制系统概述3.机器人控制系统的主要作用（1）记忆功能：在小型仿生机器人控制系统中设置有SD卡，可以存储机器人的相关运行信息。（2）示教功能；通过示教，找机器人最优的姿态，如仿生机器人控制系统配有示教装置实现。（3）与外围设备联系功能：这些联系功能主要通过输入和输出接口、通信接口予以实现。（4）传感器接口：采集机器人的内外部信息，并将其传送到控制系统中。（5）位置伺服功能：机器人的多轴联动、运动控制、速度和加速度控制等工作都与位置伺服功能相关，这些都是在程序中进行实现的。（6）故障诊断安全保护功能：机器人的控制系统时刻监视着机器人运行时的状态，并完成故障状态下的安全保护。一旦机器人发生故障，就停止其工作以保护机器人。

2.4.2人工智能技术1.人工智能的定义人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。

2.4.2人工智能技术2.人工智能应用领域（1）专家系统专家系统是一种模拟人类专家解决某些领域问题的计算机程序系统。专家系统内部含有大量的某个领域的专家水平的知识与经验，能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，来解决该领域的复杂问题专家系统是人工智能应用研究最活跃和最广泛的应用领域之一,涉及到社会各个方面，各种专家系统已遍布各个专业领域，取得很大的成功。根据专家系统处理的问题的类型，把专家系统分为解释型、诊断型、调试型、维修型、教育型、预测型、规划型设计型和控制型等10种类型。

2.4.2人工智能技术2.人工智能应用领域（2）机器学习主要在三个方面进行。首先是研究人类学习的机理、人脑思维的过程。其次是机器学习的方法。最后是建立针对具体任务的学习系统。

2.4.2人工智能技术2.人工智能应用领域（3）模式识别研究如何使机器具有感知能力,主要研究听觉模式和视觉模式的识别。理解自然语言,计算机如能“听懂”人的语言,便可以直接用口语操作计算机,这将给人们带来极大的便利。机器人学机器人是一种模拟人的行为的机械,对它的研究历经三代发展过程第一代机器人只能按程序完成工作。第二代机器人配备了像样的感觉传感器,能取得作业环境、操作对象等简单的信息,并由机器人体内的计算机进行分析处理，控制机器人的动作。第三代机器人具有类似人的智能,它装备了高灵敏度传感器,因而具有超过人的视觉、听觉、嗅觉、触觉的能力,能对感知的信息进行分析,控制自己的行为,处理环境发生的变化,完成各种复杂的任务。而且有自我学习、归纳、总结、提高已掌握知识的能力。

2.4.2人工智能技术2.人工智能应用领域（4）数据挖掘与数据库中的知识发现数据挖掘(也称数据开采、数据采掘等)和数据库中的知识发现的本质含义是一样的,只是前者主要流行于统计、数据分析、数据库和信息系统等领域，后者则主要流行于人工智能和机器学习等领域。（5）人工神经网络在研究人脑的奥秘中得到启发，试图用大量的处理单元模仿人脑系统工程结构和工作机理。

2.4.2人工智能技术2.人工智能应用领域（6）符号计算计算机最主要的用途之一就是科学计算,科学计算可分为两类:一类是纯数值的计算,例如求函数的值,方程的数值解,比如天气预报、油藏模拟、航天等领域;另一类是符号计算,又称代数运算,这是一种智能化的计算,处理的是符号。符号可以代表