购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

1.5 技术发展趋势

1.5.1 控制系统及软件

近年来随着微电子技术的发展,微处理器的性能越来越高,而价格则越来越便宜,高性价比的微处理器为机器人控制系统带来了新的发展机遇,使开发低成本、高性能的机器人控制器成为可能。

机械/工业机器人领域的控制软件正朝着智能化、网络化、开放式结构的方向发展,发展趋势如下。

1.机械/工业机器人智能化水平极大提升

机械/工业机器人在控制性能上向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展,工业领域的控制系统引入了自适应控制。模糊系统和神经网络的控制机理,不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、运动参数动态补偿等功能,人机界面极为友好,而且故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置,能自动识别负载并自动优化调整参数。直线电机驱动系统已实用化。

2.网络化是机械/工业机器人发展的新趋势

机械/工业机器人联网可进行远程控制,实现无人化操作。通过系统联网,可在任何一台控制系统上对其他机器人进行编程、设定、操作、运行、诊断、排故等工作。系统的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业和全球制造的基本要素。

3.开放式体系结构思想不断深入

利用计算机丰富的软/硬件资源,各种机械/工业机器人的研制厂商开发具有开放式体系结构的新一代机械/工业机器人。开放式体系结构使系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性,并向智能化、网络化方向大大发展。开放式体系结构利用多CPU的优势,能够实现故障自动排除,增强通信功能,提高进线、联网能力。开放式体系结构具有充足的软/硬件资源可供利用,不仅使制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持,还为用户的二次开发带来了方便。

1.5.2 软件功能安全

虽然对软件功能安全的研究已经取得了一定的成果,但是针对IEC 61508、IEC 62061等标准的要求进行软件的安全性分析,仍有很多问题需要解决。

(1)当前的软件功能安全标准是以目标为导向的,给软件的功能安全评估带来了一定的困难:一方面,对于开发与验证过程,IEC 61508、IEC 62061依然遵循目标导向原则,规定了开发与验证进程的目标,指定要使用什么样的开发和验证方法,但具体实现、方法取舍等都没有定义,因此对于实际中的软件开发和安全评估人员而言可操作性不强;另一方面,目前的软件功能安全标准中所给出的目标比较抽象,对于初次接触者而言,难以明确开发过程中标准所要求达到的目标。

在本书中,我们力图提供更加详细的标准实施建议,针对机械控制系统软件开发及验证各阶段的目标,分析相应技术及方法,为读者在实际中进一步实施相应的开发和验证标准奠定基础。

(2)在软件安全需求的获取与描述方面,对嵌入式软件的故障危害分析方法目前多在系统层面,从系统中得到针对软件的安全需求及对软件的安全性进行分析目前尚存在不足。迄今为止,功能安全的故障危害分析工作集中在系统层面,从系统的故障危害分析过程中得到软件相关的故障危害,以及得到对应的软件需求等工作做得较少。IEC 61508标准将系统的安全性分析分为概念设计、功能设计、详细设计、设计的确认与验证这4个阶段,并提供了功能危险性分析、故障模式及其影响分析、故障树分析、共因分析这4类有效的安全需求分析方法。但是,在嵌入式软件中,错误隐蔽性较高,考虑到软件自身所特有的生命周期,无法简单地套用系统级故障危害分析的流程与方法。这也需要我们在工程实践中不断地改进原有方法,寻找更高效、准确的故障危害分析手段。

(3)在软件安全需求验证方面,目前,在嵌入式软件特别是机器人控制系统的嵌入式软件制造与开发过程中,主要采用代码审查、仿真和测试相结合的方法来进行确认和验证。一些中小企业的机器人控制软件验证过程更是连软件工程化方法都没有应用,直接进行系统级调试验证。所有这些方法尽管操作门槛低而且能够有效地发现显性错误,但无法对软件全路径覆盖,也难以发现如并发、递归等引起的深层次错误。 twtAyc+segPkIBtt68TFgN8DnNKSlofQoPAjR+73xauIiLwkmKk4LslPzijfMUPv

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×