可重构机器人构形容错性分析及控制的研究.pdf

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1、可重构机器人构形容错性分析及控制的研究魏延辉，刘胜，赵杰，蔡鹤皋。(1．哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001；2．哈尔滨工业大学机器人研究所，黑龙江哈尔滨150001)ResearchofFaultToleranceAnalysisandControl{orReconfigurab1eRobotsWEIYan—hui，LIUSheng，ZHAOJie。。CAIHe—ga02(1．AutomationInstitute，HarbinEngineeringUniversity，Harbin15000

2、1，China；2．RoboticsInstitute，HarbinInstituteofTechnoIogY，Harbin150001，China)摘要：首先对可重构机器人工作构形的容错性isoffeasibilityandgeneral—utility．进行了研究，以相对可操作度和容错空间作为评价Keywords：reconfigurablerobot；fault—toler—指标，分析了各关节对当前工作构形容错性的影响。ance；configurationdesign；faulttolerancecon

3、trol在满足任务对构形性能要求下，通过增加较少数量的关节补偿容错性能较差的关节，进而提高工作构O引言形的容错性能。然后对形成的容错构形的控制方法进行研究。最后进行实例仿真，验证构形容错控制可重构机器人能够根据实时任务和环境的需方法的可行性和通用性。要，快速搭建工作构形，因此在航天、制造业、核工业关键词：可重构机器人；容错性；构形设计；容错具有很大的发展前景和应用潜力[1]。控制基于任务的可重构机器人构形设计是可重构机中图分类号：TP242．2器人能够得以广泛应用的关键。巴黎大学的Cho-文献标识码：A’cr

4、on0和BidaudP采用3D运动学描述和两层遗文章编号：1001—2257(2010)o3—0052—05传算法来设计满足任务需要的机器人构形L2]，实现Abstract：Firstly，fault—toleranceofcertain对6个机器人性能的优化设计，但这种方法需要进reconfigurablerobotworkingconfigurationhas行大量的计算和搜索；HanJeongheon等人采用遗beenstudied，withtherelativeoperationaldegree传算法

5、优化可重构机器人的连杆参数口]，哈尔滨工andfault——tolerantspaceforperformanceevalua．．业大学机器人研究所采用遗传算法和迭代算法相结tion，theinfluenceofeachjointonfault—tolerance合的方法，分两级对机器人构形进行设计，能够从多ofcurrentworkingconfigurationisevaluated．个方面搜索满足任务需要的机器人构形L4]。Basedonmeetingtaskrequirementsforconfigu

6、ra—可重构机器人的容错性也是可重构机器人的一tioncapability，increasingafewjointscancompen—个极其重要的方向。如在航天、深海及核废料处理sateinferiorfault—tolerantiointsandimprove应用上，一方面要求机器人具有良好的灵活性；另一fault—toleranceofworkingconfiguration．Last，方面，又要求其具有很强的可靠性，能够长期工作。特别是在执行重要任务时要保证机器人系统在发生controlmethodf

7、orthisfault—tolerantworking故障时依然可靠，保证顺利完成任务[5]。机器人容configurationisresearchedandexperimentresults错控制是指发生故障时在无人干预的情况下机器人showedthatcontrolmethodpresentedinthispaper系统依然能够完成预定任务。收基稿金项日期目：2009—11—3O：中国博士后科学基金(20090450951)；高等学校博士学科因此，基于工作任务所确定的构形进行容错性点专项科研基金(2008

8、02131003)；黑龙江省博士后基金(LBH—Z08232)分析，采用容错性增加补偿方法，保证构形具有能够52·《机械与电子~2010(3)正常可靠完成工作的能力。任务的一个重要指标。容错空间是指无论哪一个或几个关节发生故1可重构机器人构形容错性分析障，冗余度机器臂仍能完成预定工作任务的工作空机器人构形的容错性能用容错性指标进行评间]。本文以容错空间作为评价构形中各关节的一价，容错性能指标的选取是