多关节协作机器人故障诊断及容错控制研究.pptx

多关节协作机器人故障诊断及容错控制研究

2023-10-28

·引言

·多关节协作机器人概述

·故障诊断技术研究

·容错控制技术研究

·故障诊断与容错控制集成技术研究·实验验证与分析

·结论与展望

目录

引言

背景介绍

随着工业自动化和智能制造的快速发展，多关节协作机器人(MRC0)在生产制造、医疗康复等领域得到广泛应用。然而，在复杂的工作环境下，多关节协作机器人容易发生故障，影响其正常运行。

意义

通过对多关节协作机器人故障诊断及容错控制进行研究，可以提高机器人的可靠性和安全性，降低故障率，提高生产效率，具有重要的理论和实践意义。

研究背景与意义

现状

目前，针对多关节协作机器人的故障诊断和容错控制研究已

经成为热点话题。国内外学者在这方面取得了一定的研究成果，但还存在一些问题和挑战。

问题

现有的故障诊断方法难以准确识别所有类型的故障，且容错

控制策略对于某些故障类型可能不适用。此外，多关节协作机器人在实时性、稳定性和鲁棒性等方面也面临挑战。

研究现状与问题

1.故障诊断算

法研究

针对多关节协作机器人的常见故障类型，研究基于传感器数据融合的故障诊断算法，提高故障识别准确率。

2.容错控制策

略研究

针对不同类型的故障，研究相应的容错控制策略，确保机器人在发生故障后仍能保持稳定运行。

研究内容

本课题主要研究多关节协作机器人的故障诊断及容错控制方法。具体包括以下几个方面

搭建多关节协作机器人实

验平台，对所研究的故障诊断和容错控制算法进行

本课题将采用理论分析和

实验验证相结合的方法进行研究

3.系统实现与研究方法

实验验证

研究内容与方法

实验验证，分析效果并优化。

多关节协作机器人概述

协作机器人的定义与特点

第二代协作机器人

具有更高级的决策和控制

能力，能够更好地与人类

交互和合作。

第三代协作机器人→

具有高度智能和自适应性，能够根据环境和任务进行自我调整和优化。

第一代协作机器人

具有感知和执行能力，但

决策和控制能力较弱。

协作机器人的发展历程

在生产线上的应用

协作机器人可以与人类工人共同作业，完成生产线的各项任务，提高生产效率和质量。

在物流和仓储中的应用

协作机器人可以搬运货物、装卸车辆等，提高物流和仓储的效率和准确性。

在医疗和服务行业中的应用

协作机器人可以协助人类完成各种服务任务，如护理、导购等，提高服务质量和效率。

协作机器人在工业中的应用

故障诊断技术研究

故障定位

确定故障发生的具体位置或部件，为后续的维修或替换提供参考。

故障诊断的基本流程

通过监测机器人的各项性能指标，如速度、加速度、位置等，判断其是否出现故障。

根据检测到的异常情况，通过一定的算法或模型识别出具体的故障类型。

故障检测故障识别

传感器融合故障诊断方法

多种传感器数据融合

利用多种不同类型的传感器(如加速度计、陀螺仪、力矩传感器等)采集机器人的运动信息，并通过数据融合技术对数据进行处理和分析。

特征提取与模式识别

从融合后的数据中提取出能够反映机器人运动状态的特征，并利用机器学习或深度学习等方法对特征进行分类和识别，以实现故障诊断。

基于神经网络的故障诊断方法

建立神经网络模型

利用大量己知的样本数据训练神经网络，使其具备对机器人故障进行分类和预测的能力。

输入与输出处理

将采集到的传感器数据作为神经网络的输入，通过模型预测出机器人的运动状态或故障类型作为输出。

基于信号处理的故障诊断方法

信号采集与预处理

采集机器人在运行过程中的电流、电压、振动等信号，并对其进行去噪、滤波等预处理操作。

特征提取与故障诊断

从预处理后的信号中提取出能够反映机器人故障的特征，如频谱分析、小波变换等，并利用这些特征进行故障诊断。

容错控制技术研究

容错控制的基本概念

容错控制是指当系统出现故障时，通过一定的控制策略使系统仍能正常运行，或使系统性能降低在允许范围内。

故障诊断与容错的关系

故障诊断是实现容错控制的前提，通过准确的故障诊断可以及时发现故障，为容错控制提供足够的时间和空间。

多关节协作机器人对容错的需求

多关节协作机器人由于其复杂的机械结构和运动特性，对容错控制的需求更为迫切。

容错控制的基本原理

基于模型的故障诊断方法

通过建立多关节协作机器人的数学模型，基于模型的方法可以实时监测系统的状态，发现异常情况并进行故障定位。

基于模型的容错控制策略

在获得准确的系统模型后，可以设计相应的容错控制器，使得机器人在发生故障时仍能保持稳定的运行状态。

基于模型的容错方法的优缺点

基于模型的方法具有较高的准确性和实时性，但需要建立准确的