[发明专利]一种基于软件故障注入的机器人可靠性的测试方法

说明书

本发明提供一种基于软件故障注入的机器人可靠性的测试方法，步骤如下：1、收集和构建机器人三维坐标数据库；2、构建故障注入的参数体系；3、确定故障注入强度梯度；4、构建三维坐标数据库和偏差量数据库；5、针对故障注入强度与运行偏差量进行相关性分析；6、构建机器人故障注入权重体系；7、构建故障注入强度体系；8、构建三维坐标数据库和偏差量数据库；9、建立机器人可靠度数据库，完成其测试任务；10、确定机器人的弹性极限值。能完成对基于软件故障注入的机器人可靠性测试技术的构建，帮助企业或者科研单位针对机器人因受到的信息干扰导致的物理端可靠性的影响进行可靠性测试，做出应对，减小损失，具有实际应用价值。

技术领域

本发明提供一种基于软件故障注入的机器人可靠性的测试方法，它涉及一种基于软件故障注入的机器人可靠性测试技术的实现，属于信息物理系统、机器人、可靠性测试领域。

背景技术

相伴于“中国制造2025的提出”，信息物理系统(CPS)技术突飞猛进。由于CPS的大规模和高复杂度，很容易发生故障，并造成巨大的经济损失和安全隐患，信息物理系统的测试逐渐为人所重视。其中，被誉为制造业皇冠顶端的明珠的机器人领域，更是人们关注的焦点。在机器人正式投入使用前，应对其进行可靠性测试，以保证其硬件可靠、软件可信、通信安全、应用完备，同时在发生故障时能快速的实现弹性恢复。基于进行测试时被测试的对象，可以将可靠性测试分为硬件可靠性测试与软件可靠性测试。硬件可靠性测试，是指在有限的样本、时间和使用费用下，通过试验找出产品薄弱环节，测定、验证和提高产品的可靠性而进行的各种测试的总称。而软件可靠性测试是指在软件的预期使用环境中，为进行软件可靠性评价而对软件实施的一种测试，以用户将要使用的方式来测试软件，每一次测试代表用户将要完成的一组操作，使测试成为最终产品的使用预演。

故障注入(Fault Injection)是指用人工的方法有意识地产生故障并将其施加于运行特定工作负载的目标系统中，以加速该系统中错误和失效的发生，同时观测和回收系统对所注入故障的反应信息并对回收信息进行分析，检测系统容错机制，从而向试验者提供有关结果的试验过程。故障注入技术在实际应用中有多种不同的方法，按故障注入实验的运行环境及目标系统形式划分，可以划分为基于硬件实现、软件实现和模拟实现的故障注入。

在机器人规模的日益庞大，功能变得愈加强大与完善的同时，其受到的信息干扰在日益增多，外界干扰的影响在工业机器人的设计、制造、维护过程中被广泛发现，机器人故障的发生也变得越来越难以预测。而现有的机器人可靠性测试的方法往往局限于其硬件或软件的单层故障，对信息端的随机扰动和恶意攻击等故障模式，即机器人信息层和物理层的故障耦合的可靠性测试方法仍旧十分缺乏，因而针对信息干扰的机器人可靠性测试的研究是十分有必要的。现有的机器人可靠性测试方法多是基于机器人可靠性模糊评价方法、失效模式与影响分析，即FMEA方法、故障树分析，即FTA方法和蒙特卡罗法等。这些方法有着各自的优点，但缺点也同时存在，比如仅考虑单故障模式，忽略了机器人信息端受到的大量随机扰动和攻击对物理端的功能影响等。