1、機器人系統(tǒng)組成
故障樹分析是可靠性工程中的一項重要工作，是量化評估系統(tǒng)可靠性、安全性的重要手段。企業(yè)設計生產的機器人設備由電源模塊、探測模塊、通信模塊、移動控制模塊、計算模塊組成。由于機器人本身的復雜性以及各模塊間的耦合關系，移動控制模塊的故障不僅跟控制系統(tǒng)本身組件有關，與通信模塊也有關，這里假設通信模塊正常，以控制系統(tǒng)異常作為頂事件進行故障樹分析。
現要求使用故障樹分析工具進行該機器人的控制模塊可靠性分析，一方面量化評估控制模塊的失效概率，以便做進一步的改進決策；另一方面進行可用性仿真，判斷是否滿足使用要求。
2、機器人故障樹分析FTA
機器人控制系統(tǒng)出現控制失效時有三種情況：站立階段狀態(tài)異常，驅動故障，控制單元故障，三者的故障邏輯關系為只要其中一個發(fā)生故障，則頂事件發(fā)生，所以建立故障樹時用或門。站立階段狀態(tài)異常分支往下分析，有兩種故障模式：關節(jié)角度有誤和報警聲長鳴。再往下分析，報警聲長鳴事件就得到了其根本原因，而關節(jié)角度有誤這一分支還有兩個“或”關系的中間事件，還需要繼續(xù)往下尋找才得到導致其的根本原因，即底事件。實際情況中，當下肢助行外骨骼機器人處于站立階段，出現下肢沒有站直，即關節(jié)角度有誤，最有可能故障原因為關節(jié)處的磁感編碼器參數漂移。在站立階段，關節(jié)角度有誤的另一種故障現象為關節(jié)轉動角度偏差過大，已達到機械限位角度卻依然還有轉動趨勢，出現此故障的原因一般為關節(jié)磁感編碼器信號線開路或失效。
使用PosVim的故障樹分析模塊(FTA)繪制控制系統(tǒng)故障樹模型，并對各基本事件的發(fā)生概率進行量化，比如信號線開路的發(fā)生概率為1.3E-6。具體數據如下圖所示。定義好各基本事件后，可進行頂事件發(fā)生概率計算、最小割集計算、重要度計算，并可進行可用度仿真分析，輸出相應的分析結果。
通過計算，機器人控制系統(tǒng)的故障發(fā)生概率為4.68E-5,最小割集都是1階，可用度仿真結果為0.99998，MTBF計算結果為3321小時。
