Origin-pro移动机器人的故障检测及其容错控制(3)
一种由传感器、遥控操作器和自动控制的移动载体组成的机器人系统。移动机器人具有移动功能，在代替人从事危险、恶劣（如辐射、有毒等）环境下作业和人所不及的（如宇宙空间、水下等）环境作业方面，比一般机器人有更大的机动性、灵活性。
移动机器人是一种在复杂环境下工作的，具有自行组织、自主运行、自主规划的智能机器人，融合了计算机技术、信息技术、通信技术、微电子技术和机器人技术等。
1.2 移动机器人的故障检测及容错控制的重要性
随着计算机技术、电子技术、控制理论、机械工程等学科的发展和新材料、新元件的应用，移动机器人技术日新月异。移动机器人已被广泛应用在工业、农业、军事、太空探索、深海探索、医疗、救援和日常生活等各个方面。现代工农业、军事等领域日趋复杂以及人们对生产生活质量的不断追求，使得对移动机器人要求越来越高，机器人技术也越来越先进、复杂。移动机器人已被广泛应用在工业、农业、军事、太空探索、深海探索、医疗、救援和日常生活等各个方面。目前移动机器人处于智能化发展阶段，各种先进控制技术和人工智能不断应用于该领域。该机械狗能在战场上以6．5公里／d,时的速度自主地为士兵运送40公斤重的弹药、食物和其他物品。Bigdog目前已经应用于阿富汗反恐战场。从简单应用到智能化、从人工参预到自组织运行、从已知环境到未知环境应用、从单机器人操作到多机器人协调工作和编队工作等等，这些应用都对移动机器人的稳定性提出了一定要求。如果移动机器人在带故障状态下运行，一方面会使移动机器人的寿命缩短，另一方面还可能带来不利影响，有时可能产生灾难性的后果。由于人们对机器人的需求越来越大，机器人的功能要求越来越高级，使得机器人系统日趋复杂，导致了机器人更容易出现故障。尤其是移动机器人，工作在复杂的未知环境中，环境条件可能比较恶劣，如强辐射、大温差、复杂地形等，在这种情况下，机器人机械部件和控制系统都容易出现故障。同时人类也无法直接对机器人进行文护和文修，或人类不能直接文护和文修的代价十分昂贵而不得不放弃对其进行文修[3][4]因此，及时检测和处理移动机器人的故障是十分必要的，如移动机器人一直以故障方式运行，可能其工作性能大大降低。使用寿命也大大缩短，严重时甚至给人们的生命财产安全带来危害、导致危险后果无法估量[5]。
实际工程运行表明，移动机器人容易出现故障。即使花费大量人力物力精心设计和制造的移动机器人，在面对未知的、复杂的应用环境时，也经常会出现故障。特别是应用在太空、深海或危险环境中，移动机器人出现故障时人们无法直接文修或文修代价太高，以美国宇航局的“勇气”号和“机遇”号火星车为例，“勇气”号和“机遇”号着陆后不久，便相继发生故障。其一，“勇气”号高增益天线的驱动马达工作异常；其二，火星地形变化复杂，使火星车的太阳能板只能获得预计电力的83%；其三，部分安全气囊挡在“勇气”号驶离登陆舱的路线上，而使它无法收回；其四，“勇气”号开始行走后，便在2004年1月21日与地面失去联系长达30多个小时。“机遇”号也发现有故障:1月27日科学家发现，刚登陆火星才3天的“机遇”号的温度调节装置发生了故障。加热元件持续运转导致某些附件过热，消耗大量电力。2月25日，美国宇航局又宣布，“机遇”号供电系统故障。4月13日，科学家对“勇气”号和“机遇”号火星车进行了软件升级，火星车在三个方面有明显的改进：其一是自动导航软件得到更新。原先的导航软件在检测到无法绕过的障碍后，无法判定下一步运行状态。有了新软件，火星车会转身去寻找可能的最佳路径，从而能自主地在火星上行驶更远的距离。其次，新软件自动通过火星车的存储器故障做出反应，并更轻松地恢复到稳定状态。另外，机遇号能进入“深度睡眠”状态，解决了“机遇”号的加热组件故障。