(1.22)--6.1 机器人智能控制系统概述.ppt

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1、1各种智能机器人，主要有以下几类。（1）网络机器人 网络技术的发展拓宽了智能机器人的应用范围。利用网络和通讯技术，可以对机器人进行远程控制和操作，代替人在遥远的地方工作。利用网络机器人，外科专家可以在异地为病人实施疑难手术。200年，身在美国纽约的外科医生雅克马雷斯科为躺在法国东北部城市的一位女患者成功地用机器人做了胆囊摘除手术，这就是一个网络机器人成功应用的范例。在国内，北京航空航天大学、清华大学和海军总医院共同开发的通控操作远程医用机器人系统，可以在异地为病人实施开颅手术。6.1 机器人智能控制系统概述2（2）微型机器人 日本东京工业大学的一名教授对微型和超微型机构的尺寸作了一个基本的定义

2、。机构尺寸在1100mm的为小型机构，10um1mm的为微型机构，10um以下的为超微型机构。微型机器人的发展依赖于微加工工艺、微传感器、微驱动器和微结构四个支柱。现已研制出直径20um、长150um的铰链连杆和200um200um的滑块结构以及微型的齿轮、曲柄、弹簧等。贝尔实验室已开发出一种直径为400um的齿轮。美国IDM公司瑞士苏黎世实验室与瑞土巴塞尔大学的科学家正在研究利用DNA的结构特性为微型机器入提供动力的新方法。利用这一方法，科学家可能制造出不用电池的新一代微型机器人。6.1 机器人智能控制系统概述3（3）高智能机器人美国著名的科普作家阿西莫夫曾设想机器人具有这样的数学天赋；“能

3、像小学生背乘法口诀一样来心算三重积分，做张量分析题如同吃点心一样轻巧。”1997年，IBM公司开发的名为“深蓝”的RS6000sP超级计算机打败了国际象棋之王卡斯帕罗夫，显示了大型计算机的威力。“深蓝”重量达1.4t，有32个节点，每个节点有8块专门为进行国际象棋对弈设计的处理器，平均运算速度为每秒200万步。机器人需要处理和存储的信息量大，要求计算机的实时处理速度快。如果将“深蓝”这样的计算机体积缩小到相当小，就可以直接放入机器人的脑袋里。有了硬件支持以及人工智能的突破，更高智能的机器人一定会出现。6.1 机器人智能控制系统概述4（4）变结构机器人智能机器人工作环境干变万化，科学家梦想着机器

4、人能像人和动物一样运动。比如，像蛇一样爬行，像人一样用两条腿行走。日本在仿人形机器人上取得了很大的进步，但是机器人的行走速度慢，对地面的要求很高。真正达到像人一样行走的水平，道路仍然漫长。6.1 机器人智能控制系统概述5机器人系统的特点智能机器人的控制技术是一个包含诸如智能控制技术、电子电路技术、计算机技术、多传感器信息融合技术、先进制造技术、网络技术等内容相当广泛的一个多学科交叉的研究领域。人类生活对高度智能化机器人的需求，使得基于经典优化方法的控制策略已经远远不能满足智能机器人技术发展的需要。寻找具有柔顺性和智能性的控制策略，已成为智能机器人研究中最迫切的问题之一。6.1 机器人智能控制系

5、统概述6（1）模型的不确定性传统的控制是基于模型的控制。这里所说的模型既包括控制对象也包括干扰的模型。对于传统控制，通常认为模型是已知的，或者是经过辨识可以得到的，而智能控制的研究对象通常存在严重的不确定性。6.1 机器人智能控制系统概述7（2）系统的高度非线性在传统的控制理论中，线性控制理论比较成熟。对于具有高度非线性的控制对象。虽然也有一些非线性的控制方法可利用。但是总的说来，非线性控制理论还是很不成熟的，而且有些方法也过于复杂。机器人是一个典型的非线性对象，机器人的控制是一个比较复杂和困难的问题，智能控制方法可能是一种解决这个问题的出路。6.1 机器人智能控制系统概述8（3）控制任务的复杂性 在传统的控制系统中，控制的任务或者是要求输出量为定值(调节系统)，或者要求输出量跟随期望的运动轨迹(跟随系统)，因此控制任务的要求比较单一。对于智能控制系统，其任务要求往往比较复杂。例如在智能机器人系统中它要求系统对一个复杂的任务具有自行规划和决策的能力，有自动躲避障碍运动到期望目标位置的能力等。对于这些复杂的任务要求，就不能只依靠常规的控制方法来解决。6.1 机器人智能控制系统概述