自HALMEA即是1996年初次研制出球形機(jī)器人以來，控制系統(tǒng)始終被視為球形機(jī)器人研討范疇的關(guān)鍵問題。球形機(jī)器人布局的特殊性跟節(jié)制方式的復(fù)雜性使現(xiàn)階段的研討內(nèi)容次要集合正在動力學(xué)剖析與建模跟運(yùn)動節(jié)制與計劃戰(zhàn)略的計劃等方面，而對于若何計劃靠得住的、平安的控制系統(tǒng)以降低體系運(yùn)轉(zhuǎn)時的故障率的研討卻少有波及。
容錯控制系統(tǒng)可能無效天進(jìn)步體系的可靠性跟安全性。趙京等經(jīng)由過程機(jī)關(guān)退化前提數(shù)跟容錯空間影響因子等性能指標(biāo)去肯定使冗余度機(jī)器人存在最好容錯操縱機(jī)能的計劃參數(shù)。王太勇等將冗余容錯節(jié)制實(shí)際使用于壁面匍匐機(jī)器人體系中，將均勻無故障事情工夫延伸1倍。而正在及時嵌入式體系中，基于工夫容錯技巧計劃的容錯戰(zhàn)略對霎時毛病存在優(yōu)越的容錯性能，并且占用較少的工夫跟存儲資源。FORSATI等綜合思量信息容錯跟工夫容錯技巧，并使用到電路系統(tǒng)的計劃中，從而無效天降低了電路系統(tǒng)的復(fù)雜度，并正在允許的時延內(nèi)較大天節(jié)儉了硬件資源。
是以，本文以圖l所示的球形機(jī)器人為平臺，基于容錯戰(zhàn)略計劃球形機(jī)器人的控制系統(tǒng)。圖1所示的球形機(jī)器人由球殼、框架跟重擺構(gòu)成，依賴兩組軸向垂直裝置的電動機(jī)轉(zhuǎn)變重擺的勢能去驅(qū)動球殼的運(yùn)動。該布局存在應(yīng)用起碼的節(jié)制輸入到達(dá)全方位行走的特色。文獻(xiàn)離別針對此球形機(jī)器人的動力學(xué)建模、魯棒運(yùn)動節(jié)制跟門路跟蹤戰(zhàn)略停止了研討。本文的研討內(nèi)容同時也是這些研討事情的持續(xù)，是實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人自主運(yùn)動節(jié)制的根底。本文起首提出了球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，并正在此基礎(chǔ)上計劃復(fù)合型控制系統(tǒng)。然后基于分歧的容錯技巧離別計劃了存在高可靠性的冗余單備份電動機(jī)伺服控制系統(tǒng)跟軟件系統(tǒng)。最初經(jīng)由過程實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證控制系統(tǒng)的可行性和容錯戰(zhàn)略的有效性，并對成果停止具體分析跟探討。
圖1球形機(jī)器人
1球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的計劃與剖析迄今為止，自立機(jī)器人的節(jié)制系統(tǒng)次要有3種典范的布局：基于功用分化跟分層遞階的控制結(jié)構(gòu)、基于行動節(jié)制的反應(yīng)式控制結(jié)構(gòu)跟基于計劃跟反映的混合式控制結(jié)構(gòu)。分層遞階式體系結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)條理清晰，較好地解決了體系機(jī)能跟控制精度的問題，但須要對外界情況停止周全的感知跟正確的建模。反應(yīng)式控制結(jié)構(gòu)中體系的各個條理均存在自力的情況感知才能，對情況存在優(yōu)越的魯棒性跟適應(yīng)性，但短少全局性的指點(diǎn)與調(diào)和?；旌鲜娇刂平Y(jié)構(gòu)將情況感知、決策控制跟上層推理等功能模塊無機(jī)天聯(lián)合起來，既保存了分層布局的系統(tǒng)性，又繼續(xù)了反應(yīng)式布局的靈活性。是以，本文采取基于計劃跟反映的混合式控制結(jié)構(gòu)計劃方式計劃球形機(jī)器人的控制系統(tǒng)，將信息處理模塊與電動機(jī)節(jié)制聯(lián)合起來，上層采取無意識計劃，底層采取基于行動的電動機(jī)節(jié)制，組成一個遞階式的控制結(jié)構(gòu)。
1.1球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式
球形機(jī)器人控制系統(tǒng)可以稱為“復(fù)合型控制系統(tǒng)”，是由控制算法跟部分控制部件構(gòu)成的。每一個控制算法稱為根本控制器，相互之間存在高低等級跟彼此耦合的關(guān)聯(lián)。部門可能實(shí)現(xiàn)特定使命的根本控制器組成了部分復(fù)合型控制器，而球形機(jī)器人的控制系統(tǒng)恰是由這些部分復(fù)合型控制器組成的。部分復(fù)合型控制器相互之間存在著部分的耦合關(guān)聯(lián)，存在彼此通訊跟信息交互的才能，正在任務(wù)分配跟協(xié)作方面存在自主性。為球形機(jī)器人自主運(yùn)動使命計劃的8個部分復(fù)合型控制器的詳細(xì)含意跟功用以下。
移動機(jī)器人監(jiān)控單位（Mobilerobotsupervisionunit，MRSU）是全部控制系統(tǒng)中第一流部分控制器，擁有第一流優(yōu)先權(quán)，擔(dān)任機(jī)器人傳感器的信息檢測、部分控制器的形態(tài)調(diào)和、近程節(jié)制下令的吸收跟機(jī)器人形態(tài)信息的反應(yīng)等。
北京分揀機(jī)器人價格多少電動機(jī)監(jiān)控單位（Motorsupervisionunit，MSU）是電動機(jī)伺服節(jié)制子系統(tǒng)中的監(jiān)視級部分控制器，可能依據(jù)詳細(xì)運(yùn)動使命間接羈系上級部分控制器的運(yùn)轉(zhuǎn)，并檢測電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)形態(tài)。
分揀機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域電動機(jī)節(jié)制單位（Momrcontrolunit，MCU）擔(dān)任電動機(jī)的運(yùn)動節(jié)制，并吸收電動機(jī)監(jiān)控單位的羈系跟調(diào)理。
電源監(jiān)控單位（Powersupervisionunit，PSU）是電源子系統(tǒng)的監(jiān)視級部分控制器，擔(dān)任羈系電源的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境。
運(yùn)動決議計劃單位（Vehicledecisionunit，VDU）可能依據(jù)使命、情況信息跟導(dǎo)航單位的信息做出無效的決議計劃，并經(jīng)由過程運(yùn)動節(jié)制單位節(jié)制機(jī)器人的運(yùn)動。
導(dǎo)航系統(tǒng)單位（Navigationsystemunit，NSU）擔(dān)任兩個激光測距儀跟視覺傳感器的旌旗燈號檢測、融會和設(shè)備形態(tài)監(jiān)控等使命。
運(yùn)動節(jié)制單位（Vehiclecontrolunit，VCU）履行球形機(jī)器人速率跟姿態(tài)的伺服節(jié)制。
位姿觀察單位（Positionattitudeestimationunit，PAEU）實(shí)現(xiàn)光電編碼器與慣性丈量安裝的信息融會，并對球形機(jī)器人的位姿信息停止估量。
機(jī)器人監(jiān)控單位、電源監(jiān)控單位、運(yùn)動節(jié)制單位跟位姿觀察單位離別對應(yīng)一個及時使命，正在基于高性能耐SC處理器（AdvancedRISCMachines，ARM）計劃的電路系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。該電路系統(tǒng)可以稱為嵌入式控制器。運(yùn)動決議計劃單位跟導(dǎo)航系統(tǒng)單位離別對應(yīng)一個及時使命，一樣正在基于ARM計劃的電路系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。該電路系統(tǒng)可以稱為情況探測器。電動機(jī)監(jiān)控單位跟電動機(jī)節(jié)制單位離別對應(yīng)一個及時使命，正在基于數(shù)字信號處理器（DigitalsignalprocessorDSP）計劃的電動機(jī)伺服控制器內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。球形機(jī)器人控制系統(tǒng)邏輯布局如圖2所示。
圖2球形機(jī)器人控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖
1.2球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的布局剖析
依據(jù)圖2提出的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式研制的球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的次要組成部分有：伺服節(jié)制子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)、導(dǎo)航與傳感子系統(tǒng)、通訊子系統(tǒng)、嵌入式節(jié)制子系統(tǒng)跟近程控制系統(tǒng)等。此中伺服驅(qū)動子系統(tǒng)由電動機(jī)、減速器跟電動機(jī)驅(qū)動器構(gòu)成；導(dǎo)航跟傳感子系統(tǒng)由慣性丈量安裝、激光測距儀、視覺傳感器跟光電編碼器構(gòu)成：通訊子系統(tǒng)由現(xiàn)場總線、串行總線跟無線發(fā)送／吸收模塊構(gòu)成：嵌入式節(jié)制子系統(tǒng)由嵌入式控制器跟情況探測器構(gòu)成；近程監(jiān)控體系可能經(jīng)由過程無線通信模塊及時查問球形機(jī)器人嵌入式控制系統(tǒng)的事情形態(tài)，設(shè)置球形機(jī)器人的事情形式。并且，每一個子系統(tǒng)的實(shí)體正在詳細(xì)實(shí)現(xiàn)時，并不是彼此自力的。球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖3所示。嵌入式控制器經(jīng)由過程控制器局域網(wǎng)（Controllerareanetwork，CAN）總線離別吸收來自情況探測器的對于激光測距儀的信息跟來自伺服驅(qū)動器的光電編碼器的信息，同時經(jīng)由過程RS232總線離別吸收來自慣性丈量安裝跟視覺傳感器的數(shù)據(jù)信息和近程節(jié)制信息，并對一切的信息數(shù)據(jù)停止剖析跟融會，依據(jù)使命跟情況做出響應(yīng)的決議計劃，再經(jīng)由過程CAN總線發(fā)送給伺服驅(qū)動器，從而節(jié)制電動機(jī)的舉措。嵌入式控制器應(yīng)用CAN總線跟RS232總線及時監(jiān)測每一個傳感器跟伺服驅(qū)動器的形態(tài)，同時經(jīng)由過程無線模塊將體系的運(yùn)轉(zhuǎn)形態(tài)反應(yīng)給近程監(jiān)控體系。
圖3球形機(jī)器人控制系統(tǒng)構(gòu)成方框圖
2球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的容錯戰(zhàn)略球形機(jī)器人的控制系統(tǒng)是一個比較復(fù)雜的計算機(jī)控制系統(tǒng)，硬件跟軟件的范圍比力年夜，是以體系呈現(xiàn)毛病的概率也較大。為了降低因?yàn)檐浻布栴}反復(fù)產(chǎn)生的運(yùn)轉(zhuǎn)毛病的概率，必需盡力追求進(jìn)步控制系統(tǒng)可靠性的方式。除挑選更靠得住的元器件跟設(shè)備，努力提高工程技術(shù)中，本節(jié)基于容錯戰(zhàn)略研討球形機(jī)器人伺服節(jié)制子系統(tǒng)跟軟件系統(tǒng)的計劃方式。
閃兔分揀機(jī)多少錢2.1冗余單備份伺服節(jié)制子系統(tǒng)的計劃
本文提出了一種冗余單備份的電動機(jī)伺服節(jié)制子系統(tǒng)。兩個電動機(jī)均為無刷直流電念頭，并拆卸了行星減速器跟光電編碼器和驅(qū)動控制器。伺服節(jié)制子系統(tǒng)采取兩套不異的驅(qū)動控制器正在仲裁經(jīng)管下配合節(jié)制一個電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)形式。若是嵌入式控制器檢測到某個驅(qū)動器呈現(xiàn)毛病，可以應(yīng)用切換電路將電動機(jī)的繞組切換到備份驅(qū)動器的繞組接口上，從而實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的接連節(jié)制。如圖4所示，嵌入式控制器收回的旌旗燈號“Set”跟“Clk”顛末雙路D觸發(fā)器發(fā)生等效的“與”邏輯切換節(jié)制旌旗燈號“SW”。D觸發(fā)器不只對切換節(jié)制旌旗燈號存在連結(jié)作用，并且單D觸發(fā)器一樣采取了單備份的計劃，進(jìn)步體系的可靠性。圖4中的3個反應(yīng)旌旗燈號“M_A”、“M_B”跟“M_C”顛末檢測電路的邏輯組合發(fā)生3個旌旗燈號，離別為“M_F”、“MD_F”跟“D_F”，并反應(yīng)回嵌入式控制器的內(nèi)部中止端口。若是嵌入式控制器檢測到那3個反應(yīng)旌旗燈號中的任何1個為“變亂旌旗燈號”，則依據(jù)“變亂”類型采用對應(yīng)的步伐，最“壞”的環(huán)境是經(jīng)由過程CAN總線關(guān)閉電動機(jī)伺服驅(qū)動器。切換電路利用光耦設(shè)備節(jié)制繼電器實(shí)現(xiàn)繞組的切換。嵌入式控制器應(yīng)用CAN總線及時監(jiān)控驅(qū)動控制器的運(yùn)轉(zhuǎn)形態(tài)。當(dāng)履行切換使命時，可以經(jīng)由過程觸發(fā)器節(jié)制響應(yīng)光耦設(shè)備的輸出，并依據(jù)嵌入式控制器內(nèi)部中止的形態(tài)斷定舉措履行的成果。毛病檢測旌旗燈號的邏輯觸發(fā)關(guān)聯(lián)為：①M(fèi)F=MAMBM_C；②MD_F=M_AM_BM_CD_F：③D_F=Q_N_AQ_N_B。
圖4單備份切換旌旗燈號連結(jié)與反應(yīng)電路原理
冗余單備份伺服節(jié)制子系統(tǒng)的旌旗燈號關(guān)聯(lián)如圖5所示。依據(jù)可靠性級別的上下，可以取舍熱備份跟冷備份兩種履行方法。熱備份是指正在系統(tǒng)啟動時，同時對冗余的驅(qū)動控制器停止初始化，但它僅處于“預(yù)操縱”形式。當(dāng)產(chǎn)生切換使命時，冗余驅(qū)動控制器立刻由“預(yù)操縱”形式進(jìn)入事情形式。冷備份則須要正在切換前由嵌入式控制器對冗余驅(qū)動控制器停止初始化，再進(jìn)入熱備份階段。雖然后者實(shí)時性較前者多了一個“啟動一初始化”周期，但功耗較小。冗余單備份伺服控制器如圖6所示。
圖5服侍驅(qū)動子系統(tǒng)邏輯圖
圖6冗余單備份伺服驅(qū)動器
綜上所述，球形機(jī)器人的冗余單備份伺服節(jié)制子系統(tǒng)是由兩個不異的備份模塊構(gòu)成的，經(jīng)由過程毛病檢測、毛病定位和體系規(guī)復(fù)實(shí)現(xiàn)容錯功用。因?yàn)轶w系規(guī)復(fù)采取重組技巧，是以體系的冗余布局可以依據(jù)毛病環(huán)境產(chǎn)生響應(yīng)的變更。若運(yùn)轉(zhuǎn)的模塊產(chǎn)生毛病，則可以經(jīng)由過程重組備用模塊使全部體系恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。正在重組的進(jìn)程中，7伺服節(jié)制子系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生了臨時中止。
2.2軟件系統(tǒng)的容錯戰(zhàn)略
球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件次要采取了工夫容錯跟信息容錯的計劃方式。工夫容錯方式是以就義工夫去換取體系高可靠性的一種手腕。信息容錯是指為了檢測跟改正信息正在運(yùn)算或傳輸進(jìn)程中的毛病而外加了一部分冗余信息碼，使本來沒有相關(guān)的數(shù)據(jù)變成相關(guān)，并把這些冗余碼作為監(jiān)視碼與有關(guān)的信息一路傳送，從而實(shí)現(xiàn)冗余容錯。
球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件采取兩種方法的工夫容錯計劃方式：一種是有限天降低體系的運(yùn)轉(zhuǎn)速率以進(jìn)步體系的可靠性；另一種是經(jīng)由過程反復(fù)履行指令或許順序去檢測毛病。球形機(jī)器人體系正在運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中，情況等因素的變更能夠?qū)е孪到y(tǒng)呈現(xiàn)某些毛病。此時，正在保障設(shè)備基本功能的規(guī)模內(nèi)，經(jīng)由過程降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速率，可以無效天消除某些毛病。例如降低嵌入式控制器查問指令周期可以無效天加重總線的負(fù)荷，制止因?yàn)榭偩€擁塞而引發(fā)的毛病。情況探測器的某些指令反復(fù)履行必然的次數(shù)，可以對瞬時性毛病起到過濾的作用，保障原程序繼承向前履行。指令的反復(fù)履行雖然增長了體系的運(yùn)轉(zhuǎn)工夫，但可以無效天消弭剎時毛病的影響。
球形機(jī)械進(jìn)控制系統(tǒng)的通訊順序采取了信息容錯技巧，其檢錯跟糾錯碼離別為奇偶校驗(yàn)碼、校驗(yàn)跟和輪回冗余校驗(yàn)碼。例如基于串行總線的通訊設(shè)備（慣性丈量安裝、激光測距儀跟無線傳感器等），正在數(shù)據(jù)鏈路層采取奇偶校驗(yàn)碼，而正在使用和談層則采取校驗(yàn)跟的方法。關(guān)于基于現(xiàn)場總線的通訊設(shè)備（嵌入式控制器、伺服控制器跟情況探測器），輪回冗余校驗(yàn)則是一種無效的冗余校驗(yàn)方式。
圖7球形機(jī)器人控制系統(tǒng)監(jiān)控順序流程圖
本文除采取工夫容錯跟信息容錯的方式進(jìn)步系統(tǒng)軟件的可靠性中，借為運(yùn)動決議計劃子程序、運(yùn)動節(jié)制子程序跟單備份切換子程序離別計劃了監(jiān)控子程序用于監(jiān)督這些順序的運(yùn)轉(zhuǎn)形態(tài)。監(jiān)控順序的根本流程如圖7所示，起首斷定軟件功用是不是畸形實(shí)現(xiàn)，然后經(jīng)由過程毛病估量斷定軟件曾經(jīng)履行的功用與計劃方針的誤差。若是存在較大誤差，經(jīng)由過程影響*價來估量軟件將來的履行成果和主程序是不是可能實(shí)現(xiàn)計劃方針。若預(yù)期軟件的繼承運(yùn)轉(zhuǎn)可以達(dá)到目標(biāo)，則可以疏忽該毛病，主程序繼承運(yùn)轉(zhuǎn)；反之，毛病不成疏忽。這時候須要挪用備份順序。若是備份順序依然不克不及畸形事情，則提醒軟件毛病。
綜上所述，球形機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件容錯次要有以下特色。
容錯的工具是劃定功用的軟件，這些功用是依據(jù)使命需要界說的，包羅魯棒運(yùn)動節(jié)制子程序、門路跟蹤節(jié)制予順序跟切換節(jié)制子程序等。容錯只是為了保障當(dāng)編程缺陷導(dǎo)致系統(tǒng)呈現(xiàn)毛病時，可能保持這些功用。若是軟件的計劃是完全正確的，那么容錯部門將不起任何作用。
容錯的才能老是有必然限度的，那是因?yàn)檐浖毕萘级嗍遣怀深A(yù)感的。關(guān)于球形機(jī)器人控制系統(tǒng)而言，輸入信息的組成也極為龐大。是以，即便是軟件容錯有時會生效，有時即便沒有完整生效，也只是保持其部門功用作降級運(yùn)行。
無人物流分揀機(jī)器人當(dāng)軟件因?yàn)樽陨泶嬖谌毕荻谶\(yùn)轉(zhuǎn)中呈現(xiàn)毛病時，若其為容錯軟件，則可能屏障這一毛病，對其停止處置懲罰以制止生效。這一功用是經(jīng)由過程毛病檢測、毛病規(guī)復(fù)和變更軟件冗余備份去實(shí)現(xiàn)的。這里所說的冗余備份，不是指球形機(jī)器人控制軟件的悉數(shù)功用，而是此中的各個功能塊、子程序或程序段。這些備份順序、檢測順序跟恢復(fù)程序一路統(tǒng)稱為容錯資源。一個容錯軟件實(shí)際是由劃定功用的通例軟件跟容錯軟件配合去實(shí)現(xiàn)的。通例軟件是主體，容錯軟件只是為了進(jìn)步可靠性。
3球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研討為了驗(yàn)證計劃的球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的可行性，本節(jié)停止實(shí)驗(yàn)研討。正在實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，嵌入式控制系統(tǒng)節(jié)制球形機(jī)器人的框架連結(jié)垂直于空中的姿態(tài)，并繞中垂線勻速轉(zhuǎn)動，此時機(jī)器人像“陀螺”一樣正在原地扭轉(zhuǎn)。正在運(yùn)動進(jìn)程中每距離約50S，近程監(jiān)控體系向嵌入式控制器收回電動機(jī)伺服節(jié)制子系統(tǒng)呈現(xiàn)毛病的信息，從而簡略天模擬實(shí)際中的環(huán)境以磨練冗余單備份伺服控制器的事情環(huán)境。實(shí)驗(yàn)流程如圖8所示。
圖8冗余單備份實(shí)驗(yàn)流程圖
物流分揀機(jī)器人參數(shù)圖8中的魯棒運(yùn)動控制策略，可能離別保障球形機(jī)器人的姿態(tài)跟遷移轉(zhuǎn)變速率收斂到期冀的鄰域內(nèi)，并且存在必然的魯棒性。實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中扭轉(zhuǎn)運(yùn)動的伺服節(jié)制子系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)成果以下表所示。正在全部實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，近程監(jiān)控體系共收回了5次毛病信息。初始時辰球形機(jī)器人控制系統(tǒng)采取熱備份的方法取舍“主”份電動機(jī)伺服控制器停止畸形事情。當(dāng)嵌入式控制器正在第一次吸收到“主”份電動機(jī)伺服系統(tǒng)毛病信息后，經(jīng)由過程切換電路將輸出繞組切換到“備”份電動機(jī)伺服控制器上，同時啟動“備”份電動機(jī)伺服控制器，并采取指示燈顯現(xiàn)跟向近程監(jiān)控體系發(fā)送信息的方法報警。切換使命實(shí)現(xiàn)后球形機(jī)器人依然停止畸形天扭轉(zhuǎn)運(yùn)動。運(yùn)動約50S后，近程控制系統(tǒng)起首消除“主”份伺服控制器的“毛病”形態(tài)，再向嵌入式控制器收回“備”份伺服控制器毛病信息。嵌入式控制器經(jīng)由過程切換電路將輸出繞組從頭切換到曾經(jīng)恢復(fù)正常的“主”份伺服控制器上，同時啟動“備”份電動機(jī)伺服控制器，并采取指示燈顯現(xiàn)跟向近程監(jiān)控體系發(fā)送信息的方法報警。切換使命實(shí)現(xiàn)后球形機(jī)器人依然畸形天停止扭轉(zhuǎn)運(yùn)動。
表電動機(jī)伺服控制系統(tǒng)容錯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
上述“毛病信息”模擬實(shí)驗(yàn)反復(fù)停止了4次。當(dāng)嵌入式控制器接收到“主”份跟“備”份伺服控制器均呈現(xiàn)毛病的信息后，終止切換使命，并將自身調(diào)劑到待機(jī)形態(tài)，同時采取指示燈顯現(xiàn)跟向近程監(jiān)控體系發(fā)送信息的方法報警。正在切換進(jìn)程中，機(jī)器人扭轉(zhuǎn)角速度的相應(yīng)曲線如圖9所示。正在每次切換使命履行進(jìn)程中，電動機(jī)的輸出遭到擾動，致使機(jī)器人扭轉(zhuǎn)角速度發(fā)生變化。當(dāng)切換使命實(shí)現(xiàn)后，履行伺服節(jié)制使命的伺服控制系統(tǒng)調(diào)劑電動機(jī)的輸出使機(jī)器人扭轉(zhuǎn)角速度從頭不變到期望值四周。綜上所述，本文計劃的冗余單備份伺服控制系統(tǒng)勝利實(shí)現(xiàn)了冗余容錯節(jié)制，最大切換工夫?yàn)?50IllS，且切換使命運(yùn)轉(zhuǎn)畸形。但同時發(fā)明正在切換進(jìn)程中，球形機(jī)器人的形態(tài)呈現(xiàn)了稍微天顫動。顛末實(shí)驗(yàn)觀察跟剖析，發(fā)明球殼與空中打仗部門不敷潤滑，同時機(jī)器人外部機(jī)構(gòu)的質(zhì)量漫衍絕對于中垂線非對稱性較大，從而加強(qiáng)了對運(yùn)動控制策略的滋擾。為了克制這類景象，除進(jìn)步機(jī)器人的拆卸精度跟魯棒控制戰(zhàn)略的控制能力中，可以采取諸如猜測節(jié)制、前饋節(jié)制等作為過渡控制算法以進(jìn)步體系切換的靜態(tài)特性。
圖9單備份切換實(shí)驗(yàn)中扭轉(zhuǎn)角速度的相應(yīng)曲線
論斷
針對球形機(jī)器人控制系統(tǒng)復(fù)雜性跟布局特殊性，提出了球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的計劃方式，并將節(jié)制問題分化為s個部分控制器。這些部分控制器的鳩合組成了球形機(jī)器人的控制系統(tǒng)，并且部分子控制器相互之間存在通訊跟信息交互的才能，正在任務(wù)分配跟協(xié)作方面存在自主性。
基于提出的控制系統(tǒng)布局，研制了球形機(jī)器人的嵌入式控制系統(tǒng)，闡述了各個組成部分之間的彼此關(guān)聯(lián)。
為了進(jìn)步球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的可靠性，基于容錯控制技術(shù)研制了冗余單備份伺服節(jié)制子系統(tǒng)；基于工夫容錯、信息容錯跟監(jiān)控軟件技術(shù)計劃了軟件系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于容錯戰(zhàn)略計劃的球形機(jī)器人控制系統(tǒng)是無效的、可行的。
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