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機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制的介紹和如何將機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)

很多機(jī)器人的研究目標(biāo)很多是模擬人的智能，所以研究人的控制系統(tǒng)，對(duì)于機(jī)器人有很大的借鑒意義。人體的神經(jīng)系統(tǒng)由大腦、小腦、腦干、脊髓、神經(jīng)元等共同構(gòu)成，復(fù)雜而又完善。人體神經(jīng)系統(tǒng)包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)由腦和脊髓組成，是人體神經(jīng)系統(tǒng)的最主體部分。周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)是從腦和脊髓發(fā)出的分布到全身各處的神經(jīng)。無(wú)數(shù)的神經(jīng)元存在于神經(jīng)系統(tǒng)各處，構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。中樞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制，主要分成三層：大腦：居于最高層，負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)的總體策劃，各種任務(wù)的下達(dá)。小腦：居于中間層，負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)組織和實(shí)施。人體平衡由小腦控制。腦干和脊髓：屬于最低層，負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行，具體控制肌肉的骨骼的運(yùn)動(dòng)，由腦干和脊髓完成。三層對(duì)運(yùn)動(dòng)的調(diào)控作用不同，由高到低，低層接收高層的下行控制指令并具體實(shí)現(xiàn)。大腦可直接也可間接的通過(guò)腦干控制脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)。如果把機(jī)器人與人進(jìn)行類(lèi)比，機(jī)械臂控制器就類(lèi)似于人的脊髓，負(fù)責(zé)控制電機(jī)（肌肉）和機(jī)械機(jī)構(gòu)（骨骼）的具體運(yùn)動(dòng)，多足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制器，就類(lèi)似于人的小腦，負(fù)責(zé)控制平衡和協(xié)調(diào)。而機(jī)器人的操作系統(tǒng)層，則類(lèi)似于人的大腦，感知和認(rèn)知世界，并下達(dá)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。基于以上類(lèi)比，參照目前的各類(lèi)機(jī)器人的情況，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制大概可以分成4種任務(wù)：脊髓控制——機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)控制。工業(yè)機(jī)器人，各類(lèi)機(jī)械臂，無(wú)人機(jī)的底層運(yùn)動(dòng)控制等面臨的主要是這類(lèi)問(wèn)題。小腦控制——多足機(jī)器人的平衡和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制。這塊目前是機(jī)器人控制仍未突破的難點(diǎn)，目前做的最好的顯然是波士頓動(dòng)力。大腦控制——環(huán)境的感知。主要是掃地機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等底層運(yùn)動(dòng)控制已經(jīng)封裝好的機(jī)器人的導(dǎo)航和路徑規(guī)劃。需要通過(guò)環(huán)境感知，對(duì)自身和目標(biāo)進(jìn)行定位、導(dǎo)航和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。大腦控制——環(huán)境的認(rèn)知和交互，也就是機(jī)器人具體執(zhí)行交互任務(wù)，如控制機(jī)械臂抓取物體，執(zhí)行操作等。這是服務(wù)機(jī)器人需要突破的重要問(wèn)題。

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