工业机器人智能运动控制方法的分析与研究

冀锋 代向荣

【摘 要】人工智能技术在我国相对发展成熟，在人工智能的推动下，我国工业自动化生产逐渐开始使用工业机器人。工业机器人可以按照需求智能化调节运用领域，机器人有曲线运动、多点运动、单点运动等多种运动方式，而且都是可人工控制的。工业机器人具备的多种运动模式能够替代人工，应用于一些高危领域的作业。各个生产领域应用工业机器人，不仅可以有效地完成生产作业，还可以提供安全保障.

【关键词】工业机器人;智能运动控制;

引言

工業机器人的运动控制方法是其核心所在，涉及到多个学科的知识，是一项综合性和复杂性非常强的系统。在工业机器人的运行中，要考虑到重力、摩擦力、离心力等多个力的综合作用，控制方法就是对这些力的克服与利用，保证工业机器人稳定运行的关键。随着人工智能技术的进步，智能运动控制方法的研究越来越成熟，是当前的前沿课题之一，其可以进一步提升工业机器人的控制水平，进而促进工业机器人的发展与进步。

1工业机器人智能运动控制方法的意义

1.1提升工业机器人的生产环境适应性

工业机器人应用于工业生产中，需要其具备与人工作业相匹配的技能。传统的自动化生产设备体积偏大，生产程序繁杂，机器不是很灵活，无法满足特定工业生产的发展需求。工业机器人智能运动控制方法不仅让工业机器人的体积变小，而且更加灵活，工业机器人的生产环境适应性也更强，工业机器人能够模仿人工操作。工业机器人智能运动控制方法使工业机器人的机械结构与人体结构相似，手臂、关节、头部都是按照人体结构来设计的。因此工业机器人在从事生产作业时才能拥有与人工相似甚至更高的精准度，让工业机器人对生产环境有更高的适应性。

1.2提升工业机器人性能，降低生产风险

应用智能运动控制技术的工业机器人从事工业生产，让工业机器人实现了智能化，增加了机器人的灵活性和便捷性。智能运动控制技术的应用，提升了工业机器人的性能，工业机器人智能运动控制就是让机器人模仿人工从事工业生产作业，一些高危行业和作业需要通过机器人来完成，降低人工操作的风险。

2工业机器人的基本发展现状

根据该部公布的实际发展需要迅速发展人工智能，需要根据潜在的市场需要加强人工智能，在未来十年内使工业化国家的需求增加20%，并迅速发展工业机器人。工业机器人的发展速度比国际发展阶段慢。早在1980年代，国外就开始建立机器人的工业生产，而我国的工业机器人总体上不足、尺寸差、竞争力差。各国必须增加对工业机器人的总体投资，注重提高其技术需求，不断提高机器人的基本技术发展水平。国外发达国家需要迅速发展，注重工业机器人的综合应用，以满足总需求的增长。

3工业机器人智能运动控制方法

根据工业机器人运行环境和实际工作需求的不同，目前工业机器的智能控制方式主要分为轨迹已知工业机器人的控制方式和轨迹位置工业机器人的控制方式。相对而言，轨迹已经工业机器人的智能控制较为简单，其主要适应于流水线式工业机器人，其工作过程中的所有轨迹移动都是固定已经的，因此主要与预置控制为主，只需要根据动力学工程预置非线性PID控制器神经网络模型便可实现智能控制，通过PID曲边的变化可以实时监测并控制其在工作中的稳定性;轨迹未知工业机器人智能运动控制实现较为困难，由于其移动的轨迹都是不可知的，因此其需要具备较强的识别能力与判断能力，且由于其工作过程重复性不高，不能通过简单的模型建立来实现，目前解决途径主要是通过DNA算法改进PID控制器，然后通过指数加权最小二乘法对工业机器人的工作流程实现实时辨别，可以较好的实现控制效果，避免不良影响。以下简单介绍一些工业机器人智能运动控制的算法：

3.1机器人关节模型辨识算法

轨迹未知工业机器人智能运动控制中，其高速运行状态下较为关键的一个环节是机器人关节模型的即时辨别，只有即时辨别机器人关节模型的运行状态与运行轨迹，才可以实现高效的智能控制。现阶段应用较广的关节模型辨识算法是指数加权小二乘法，除此户外还有改进的RELS算法、两段RLS-LS算法等。相比较其他两种算法而言，指数加权小二乘法具有计算量较小，算法简单直接，对控制系统要求的较低。

3.2优化机械传动结构

工业机器人智能运动方法其中包含的主要内容有机械传动结构，工业机器人从事工作生产作业时，通过优化机械传动结构可以增加协调性，机械传动的效率也更高，有助于提升工业机器人的工作效率。机械传动结构的准确性、灵活性、稳定性是设计机械传动结构重点考虑的问题。由于工业机器人的应用领域非常广，因此在优化机械传动结构时，要以满足工业机器人的用途为前提，机械传统结构布局要按需调整。

3.3设计软件的操作

工业机器人的智能运行需要结合机器人的实际状态来调整系统的程序错误。在开发系统时，必须考虑到工业机器人的优缺点，这些机器人旨在分析软件编程操作。根据实际设计标准调整工业机器人的运动结构和功能结构。结合每个结构的不同要求，分析软件编程标准的遵守情况。面向软件的设计满足了实际需求，结合了设计模块的耦合、软件编程的改进、对工业机器人运动学的关注以及设计软件操作应用的优化。

3.4完善DNA计算

有一种刚问世不久的计算思维模式叫DNA计算。DNA计算融合计算与有关生物知识的一种全新计算思维模式，这种计算思维模式可以让工业机器人对信息数据更好的分析和处理。DNA计算的不同之处在于混合了数据信息，与核酸分子杂交有相似之处。经过筛选的混合数据会出现可利用的串联数据。DNA计算作为一种全新的计算思维模式，可以帮助工业机器人找到PID最优增益系数。

3.5改进型免疫克隆算法

（1）繁殖池选择策略。繁殖池选择策略是现阶段应用最广的免疫克隆算法选择策略，其主要步骤是先从父代中选择亲和力较强的多个个体，然后依据亲和力的强度计算出对应的繁殖数量，然后分别进行克隆复制形成新的不同种群，也被称谓繁殖池，最后从繁殖池中随机抽取进行交配，产生的子代种群取代当前种群成为下一个种群，如此，不断进行优化，是一种选择压力较高的选择策略。（2）等级选择。等级选择策略的选择压力较低，是一种注重子代多样性的选择策略。其主要的步骤为，首先按照父代的亲和力对其进行排序，但是其被选择的概率并不依据其亲和力的大小而是按照次序一次进行选择，如此可以避免亲和力较高的父代繁殖过多的子代，而亲和力较小的子代繁殖较少，这种选择策略其后代的多样性更好。（3）精英选择。精英选择策略最为简单，其就是对亲和力最高的个体进行选择，保证亲和力最高的父代肯定可以遗产到子代，精英选择策略可以快速的寻找到最优参数解，且无需多所有父代进行克隆，因此操作简便，程序较少，但是其缺点是多样性较低，主要是依靠个体的高频变异实现。

结束语

工业机器人在各行各业都有很高的应用价值，对于我国而言，可以通过工业机器人的应用，让更多从事高强度、高难度、高危险的工作人员得到解放，提高产品的质量和产量同时还能提供安全保障。但是目前我国工业机器人的应用发展还有许多问题亟待解决，而工业机器人智能运动控制方式方法的研究是唯一高效的解决办法，因此相关技术研发人员和工作人员要不断提升专业素养，付出更多的努力和汗水研究相关学术知识，让工业机器人能够广泛应用于我国各生产领域，为国家和人民做出贡献。

参考文献：

[1]余暕浩.工业机器人智能运动控制方法的分析与研究[J].中国设备工程，2020（22）：25-26.

（作者单位：河南工学院机械工程学院）