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机器人与世界/机器人控制

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控制软件

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有许多方法可以设计用于控制机器人的软件。重点不是低级编码问题,而是关于机器人将遇到的特殊情况和解决这些特殊情况的方法的高级概念。这里采用的方法提出并考察了一些控制软件体系结构,这些体系结构将构成机器人的大脑。

系统可靠性和故障

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机器人面临的最大问题可能是整体系统可靠性。机器人可能会遇到以下任何组合的故障模式

机械故障 - 这些故障可能从暂时卡住的运动到卡住的齿轮系或严重的机械故障不等。

电气故障 - 我们希望可以安全地假设计算机本身不会出现故障,但电机和传感器的松动连接是一个常见问题。

传感器不可靠 - 传感器将提供噪声数据(有时准确,有时不准确)或完全不正确的数据(触摸传感器未能触发)。

上述前两个问题可以通过精心设计来最小化,但第三类,即传感器不可靠,值得仔细研究。在进一步讨论控制理念之前,这里简要分析一下传感器问题。

机器人控制的一个例子是它与墙壁的互动。在最坏的情况下,机器人快乐地沿着墙壁行走时,会发生什么?有几种可能性

  1. 机器人可以撞到物体或角落,正确地触发触摸传感器。
  2. 机器人可以撞到物体或角落,但没有触发触摸传感器。
  3. 机器人可以离开墙壁。
  4. 机器人可以撞到墙上,卡住,并有条件地触发触摸传感器。
  5. 接近传感器可能从安装座上掉下来,导致一系列错误的传感器读数。

理想情况下,控制软件应该预期像上面第 1 到第 4 号案例那样的事件发生,并能够检测到第 5 号案例。

控制故障示例

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