機器人的運動控制的介紹和如何將機器人的運動控制分成4種任務(wù)

很多機器人的研究目標很多是模擬人的智能，所以研究人的控制系統(tǒng)，對于機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)和周圍神經(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。周圍神經(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)負責(zé)運動控制，主要分成三層：

大腦：居于最高層，負責(zé)運動的總體策劃，各種任務(wù)的下達。

小腦：居于中間層，負責(zé)運動的協(xié)調(diào)組織和實施。人體平衡由小腦控制。

腦干和脊髓：屬于最低層，負責(zé)運動的執(zhí)行，具體控制肌肉的骨骼的運動，由腦干和脊髓完成。

三層對運動的調(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現(xiàn)。大腦可直接也可間接的通過腦干控制脊髓運動神經(jīng)。

如果把機器人與人進行類比，機械臂控制器就類似于人的脊髓，負責(zé)控制電機（肌肉）和機械機構(gòu)（骨骼）的具體運動，多足機器人的運動控制器，就類似于人的小腦，負責(zé)控制平衡和協(xié)調(diào)。而機器人的操作系統(tǒng)層，則類似于人的大腦，感知和認知世界，并下達各種復(fù)雜的運動目標。

基于以上類比，參照目前的各類機器人的情況，機器人的運動控制大概可以分成4種任務(wù)：

脊髓控制——機械臂運動的基礎(chǔ)控制。工業(yè)機器人，各類機械臂，無人機的底層運動控制等面臨的主要是這類問題。

小腦控制——多足機器人的平衡和運動協(xié)調(diào)控制。這塊目前是機器人控制仍未突破的難點，目前做的最好的顯然是波士頓動力。

大腦控制——環(huán)境的感知。主要是掃地機器人、無人機等底層運動控制已經(jīng)封裝好的機器人的導(dǎo)航和路徑規(guī)劃。需要通過環(huán)境感知，對自身和目標進行定位、導(dǎo)航和運動規(guī)劃。

大腦控制——環(huán)境的認知和交互，也就是機器人具體執(zhí)行交互任務(wù)，如控制機械臂抓取物體，執(zhí)行操作等。這是服務(wù)機器人需要突破的重要問題。