智慧型機器人之錯誤診斷系統研究(I)

Abstract

近年來有關智慧型機器人的研究廣受矚目。智慧型機器人可以在家庭或辦公室等複雜環境工作，並與人類有更密切的互動。然而機器人系統任何環節的故障都有可能造成人類安全或財產的損害。為了確保機器人能夠安全地運作，智慧型機器人必須配備有錯誤診斷系統。錯誤診斷系統能夠偵測並隔離系統發生的錯誤，然後採取適當的對策以補償錯誤。本計畫著重於機器手臂感測器與致動器的錯誤偵測與隔離。在現有的錯誤診斷技術中，最常用的是基於觀測器的錯誤偵測與隔離方法。但是機器人非線性的動態特性使得設計穩健而有效率的觀測器相當困難。在此我們將使用序列蒙地卡羅這種非線性狀態估測演算法來設計觀測器，進而進行錯誤偵測與隔離。我們將設計兩組觀測器，分別偵測與隔離感測器以及致動器的錯誤。經由適當地安排觀測器的回授訊號並檢測餘數(residual)訊號，便能夠正確地隔離感測器與致動器的錯誤。本計畫除了機器人錯誤診斷系統理論上的研究外，還將建構一兩軸平面機器手臂做為實驗驗證平台。透過實驗，我們將測試各種可能發生的錯誤，從中瞭解所設計的錯誤診斷系統的能力與其運作的限制。