[发明专利]多机器人系统中的高可靠性控制方法及系统

权利要求书

1.一种多机器人系统中的高可靠性控制方法，其特征在于，所述方法包括：

机器人拓扑设计：机器人拓扑包括由工作机器人构成的工作组，以及由备用机器人构成的备用工作组，备用机器人和工作机器人之间的位置可替换；

故障预测设计：结合系统中机器人的健康状况，使用马尔科夫模型预测法对工作机器人进行故障预测；

故障恢复设计：当某工作机器人出现故障时，控制备用机器人替代该工作机器人；

所述故障恢复设计，其中工作机器人、备用机器人均设有自身的控制器，当正常工作时工位上的工作机器人与主控制器进行通讯完成生产操作，当某工位上的工作机器人出现故障时，备用机器人重载控制器替代故障机器人和主控制器通讯，完成对工件的加工任务；

所述主控制器和各工位上的机器人各自都配备有发送器及接收器，备用机器人配备有接收器；主控制器发送器通道初始值为第一数值，接收器通道初始值为第二数值；各工位上的机器人发送器通道初始值为第二数值，接收器通道初始值为第一数值；备用机器人接收器通道初始值为第二数值；

无故障时多机器人间通讯：当工位上的工作机器人能正常工作时，通讯集中在主控制器和各工位上的工作机器人之间，主控制器的发送器和所有工作机器人的接收器都通过相同的第一数值通道建立通讯；当主控制器的传感器检测到传送带上有工件到来时，主控制器通过发送器发送消息，告知工作机器人准备开始各自的任务；

某工作机器人发生故障时通讯：当工位上的某一台工作机器人发生故障时，此时该工作机器人首先通过发送器的第二数值通道向主控制器及备用机器人的接收器第二数值通道发送消息，通知其已经发生故障；备用机器人收到消息后往故障机器人工位移动，并且完成初始位姿的调整；主控制器收到消息后，暂停一段时间使备用机器人能到达故障工位，并且完成初始位姿的调整；然后，备用机器人将接收器通道值设置为第一数值，当下一次工件经过时，主控制器通过第一数值通道发送的消息备用机器人就能收到；最后将故障机器人的接收器通道设置为系统不使用的空闲通道，断开主控制器与故障机器人之间的通讯；

备用机器人工作时多机器人间通讯：完成调整之后各机器人发送器和接收器通道如下：主控制器发送器通道值为第一数值，接收器通道值为第二数值；故障机器人的发送器通道值为第二数值，接收器通道值为设定值；其他工作机器人发送器通道值为第二数值，接收器通道值为第一数值；替换故障机器人的备用机器人接收器通道值为第一数值；此时主控制器的发送器和备用机器人、其他工作机器人的接收器都通过相同的第一数值通道建立通讯，而故障机器人和其余机器人则断开通讯连接。

2.根据权利要求1所述的多机器人系统中的高可靠性控制方法，其特征在于，所述机器人拓扑设计，其中工作组是一组硬件结构相同、物理位置接近的多个机器人，多个机器人的控制程序是相同或不同，工作组内的各机器人是物理可替换的，软件程序能根据需求变动；同时备用机器人和工作机器人之间的工作位置可替换，备用机器人能自动实现替换故障工位的工作机器人，不需要其他的干预。

3.根据权利要求1所述的多机器人系统中的高可靠性控制方法，其特征在于，所述故障预测设计，其中机器人的健康状况采用故障诊断实现，即对系统中的机器人的健康状况进行评估和分类，输出信息是机器人的健康评级，并定义机器人的健康状况。

4.根据权利要求3所述的多机器人系统中的高可靠性控制方法，其特征在于，所述健康评级是五个离散的等级，机器人的健康状况定义为以下五个状态：正常态、轻度退化态、中度退化态、高度退化态、故障态。