SHANGHAIUNIVERSITY課程論文COURSEPAPER課程名稱:智能制造技術基礎與發展課程號：0900Y047 授課教師：學號:——姓名：西木小卒所屬:社區學院智能機器人的智能的實現西木小卒( 社區學院)摘要智能機器人是一種可以代替人的高端自動化裝備。本文側重于討論智能機器人控制部分，梳理了各種智能控制理論；并圍繞著智能是什么，智能控制怎么實現的這兩方面展開了陳述。關鍵詞智能機器人/智能控制Theintelligentrobotisakindofadvancedautomaticequipmentthatcantakeplaceofhuman.Thisarticleconcentratesonthecontroloftheintelligentrobots;summarizesdifferenttheoriesofintelligentcontrolandputastatementaboutwhattheintelligenceisandhowtoachieveit.KeywordsIntelligenceRobot/IntelligentControl引言20世紀40年代計算機的發明和50年代人工智能的出現開辟了利用智能機器代替人類從事腦力勞動的新紀元，從此我們不單單滿足于身體從勞動中的解放，我們開始致力于腦力勞動的“機械化”。同時以智能控制為出發點探索智能機器人智能的研究就顯得很有意義。一、智能控制的實現首先要說明一下，智能控制是人工智能，控制理論，計算機科學等學科發展和融合的結果，智能機器人是它的一個很好的使用領域，筆者正是在這樣的背景之下討論智能實現的。考慮到智能機器人的關鍵技術是信息集成與協調，以及智能機器人面臨的動態，不確定，非結構化的工作環境，這就要求智能機器人對環境有較好的感知能力與自制能力，與之相應的是其控制系統能夠處理復雜任務，即實現控制的智能化。下面是筆者在參考相關文獻后，按照控制系統的作用原理給出的分/XU、土-fy.4-EZ.類供讀者參考。遞階控制系統遞階智能控制系統是在研究早期學習控制系統的基礎上，從工程控制論的角度總結人工智能與自適應，自學習，自組織的控制關系后形成的。其中薩里迪斯提出的控制方法最具影響力，其控制智能是根據分級管理系統中十分重要的“精度隨智能提高而降低”的原理而分級分配的。專家控制系統蔡自興教授根據Feigenbaum教授對專家系統的定義做出如下定義：專家系統是一個智能計算機的程序系統，內部包括某領域大量專家的知識和經驗，能夠利用人類專家知識和解決問題的經驗方法來處理該領域的高水平難題。也就是說，專家系統是一種程序系統，可看作某領域專家的經驗模型，是對某領域專家經驗的綜合。然后專家系統與工程控制論結合就形成了專家控制系統，這種控制系統為故障診斷，過程控制，解決工業控制難題等問題提供了一種新的方法。模糊控制系統該系統基于模糊邏輯推理，模仿人類思維具有模糊性的特點，對難以建立精確數學模型的對象實施的一種規則性控制。它一方面提供一種實現基于知識的甚至語言描述的控制規律的新機理，另一方面提供改進非線性控制器的替代方法，這些非線性控制器一般用于控制含不確定性與難以用傳統非線性控制理論處理的裝置。學習控制系統學習控制系統是一個能在其運行過程中逐步獲得受控過程及環境的非預知信息，積累控制經驗，并于一定評價標準下估值，分類，決策與不斷改進系統品質的自動控制理論，它是對人類學習功能的一種模仿、神經控制系統其基本思想是從仿生學角度對人腦的神經系統進行模仿，使機器人具有人腦那樣的感知，學習與推理等智能。由于其擁有并行計算，非線性處理能力，通過訓練獲得學習能力以及自適應能力等一些適合控制的特性與能力，該系統適用于復雜系統，大系統和多變量系統與非線性系統的控制。仿人智能控制系統此系統原形算法由周其鑒等人在20世紀80年代提出。他們認為：應將對人腦的宏觀結構模擬與對人控制器的行為功能模擬結合，仿人智能控制的研究應從分層遞階智能控制的最低層次(運動控制級)著手，直接對人的控制經驗，技巧，以及各種知覺推理過程進行測辨，概括和總結，匯編成各種簡單實用，精度高，魯棒性強，能實時運行的控制算法，用于實際控制系統。網絡控制系統即在網絡環境下實現的控制系統，是指在某個區域內一些現場檢測,控制及操作設備和通信線路的集合，可供設備之間的數據傳輸，使該區域內不同地點的設備和用戶實現資源共享和協調操作。集成智能控制系統集成智能控制系統能夠集合智能控制方法等的長處，彌補各自的短處。筆者經分析后粗略地提煉出了上述智能控制理論大致的共同點：智能控制在某種意義上說是控制系統具有“人”的智能，即仿生或擬人。另外上述各種方法都只能單方面或多方面但不全面地闡述能體現智能特點的控制行為(盡管有些智能控制系統已經能很好解決生產生活中的問題)。筆者認為現階段智能控制下的智能機器人可能并不是在真正模擬人的智能行為，因為我們的關注點是外部智能行為及智力活動帶來的功能，而并非是為實現某種功能而實施的全部智能行為。其模擬程度一方面取決于采用的相應智能控制理論對于真實智能模型的約簡與仿真程度，另一方面需要考慮智能機器人需要完成的任務目標是人為設定的，所要求解問題本身可能就左右著其控制模式的確定，況且產業化的智能機器人就是向實際需求靠攏的。(比如智能制造業，這就要討論智能是否可以和高效率劃等號的問題了，即我們追求的最高效率與最智能是否是一的問題)二、 什么是智能機器人因為學科發展的階段限制要給出準確定義是較為困難的，因此筆者把定義放在這里討論。讓我們先來引入智能概念，智能是一種應用知識對一定環境進行處理的能力或由目標準則衡量的抽象思考能力。智能的另一定義為在一定環境下針對特定目標而有效地獲取信息、處理信息和利用信息從而成功地到達目標的能力。再比較不同類型機器人就會發現，與普通機器人僅僅按照既定程序將電信號轉化為執行動作信號不同，智能機器人在其基礎上整合了多傳感器模塊具有自適應能力，并在控制系統上有相應改進后能夠進行分析、決策、規劃、學習，它的運行不再局限于依賴機器知識，而是實現了與其周圍環境的交互，結合相應技術還能夠實現多機器人互聯提高工作效率。再結合前面講的內容就可以大致劃定出其特點：智能機器人有視覺，聽覺，嗅覺的能力（依賴于傳感技術往往強于被模仿的智能對象）；可以對感知的信息進行分析;可以處理環境的變化。三、 實現控制智能筆者認為智能機器人機械結構，以及其它可集合模塊方面的技術已經趨于成熟而且可以靈活組合，目前智能機器人的關鍵是控制方面的智能，因此著重討論智能控制問題。當我們考慮智能時首先要反思闡述這種模式的語言。目前智能控制依賴于集成電路二進制的計算，電壓狀態就是機器人思維的真實物理載體，存儲與計算邏輯單元就是智能單位的最簡形式。所以當我們要為描述一個對象設計算法時就會受到二進制邏輯計算的限制，就必須為其設置映射模式，此過程可能導致信息的丟失，同時可能由于對象的復雜而不得不對描述對象的模型進行進一步簡化，在這個過程中又會不可避免地遺失一些信息（可能我們自身認為是無關緊要的，實際上這些信息的作用是不可知的），而信息量對于描述事件，減小事件不確定性又是至關重要的，因此當智能研究深入到一定程度，基于當前計算機技術的控制理論對于智能的描述可能就無能為力了。因此智能機器人智能的進一步提高需要更先進的計算機技術（比如三值計算機技術）或者其它的語言載體來盡可能小失真地表述。然后我們再來想智能過程的問題。不妨先把智能系統的思維過程放到二維時間軸上考慮，把一段完整的思維過程微分得到很多微元，我們假定一個微分程度，在這個程度上這些微元是不可再分的，再考慮到人腦的神經數量及復雜程度是有限的（盡管對于人來說還是很復雜）而且思維以神經元為載體，也就是說得到的微元數量必定是有上限的，那么思維過程就可以由這些微元在世界軸時尚按照一定規則（這個規則本身也是智能的表現）組合形成。而事實是人的腦中神經元的聯結是在三維空間中的，因此，微元還會有空間上的組合，進一步豐富思維微元的可組合形式，這就保證了智能系統有足夠先驗知識容量來應對復雜多變的環境。基于以上兩點，筆者認為智能機器人智能的進一步實現需要有新的物理基件的支持；智能的實現是時間與空間上離散智能微元的組合，實現智能可從微元與微元組合規則上入手（這并不要求我們去深究智能實現過程，我們可以將真實的基本思維單元封裝為易于人們操作的黑箱，然后探討其組合規則對于外部智能活動的作用）結語智能機器人是作為能在各類環境中自主或交互地執行各種擬人任務的智能機器，。實現智能的關鍵是控制的智能化，目前有很多智能控制理論在智能機器人已得到廣泛使用，但還要注意闡述智能的語言載體以及實現機制。另外作為能夠深度代替人類腦力與體力勞動的機器，智能機器人還必將有更廣闊的未來。參考文獻許力.智能控制與智能系統.機械工業出版社.2006修春波，夏琳琳.智能控制技術.中國水利水電出版社.2013蔡自興.智能控制原理與應用.清華大學出版社.