本發(fā)明涉及一種機(jī)器人設(shè)計(jì)方法，具體涉及一種基于容錯(cuò)策略的球形機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，屬于智能產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自HALMEA等于1996年首次研制出球形機(jī)器人以來(lái)，控制系統(tǒng)一直被視為球形機(jī)器人研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題，球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)的特殊性和控制方法的復(fù)雜性使目前的研究?jī)?nèi)容主要集中在動(dòng)力學(xué)分析與建模和運(yùn)動(dòng)控制與規(guī)劃策略的設(shè)計(jì)等方面，而關(guān)于如何設(shè)計(jì)可靠的、安全的控制系統(tǒng)以降低系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的故障率的研究卻少有涉及；迄今為止，自主機(jī)器人的控制體系主要有三種典型的結(jié)構(gòu)：基于功能分解和分層遞階的控制結(jié)構(gòu)、基于行為控制的反應(yīng)式控制結(jié)構(gòu)和基于規(guī)劃和反應(yīng)的混合式控制結(jié)構(gòu)；分層遞階式體系結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)層次清楚，較好地解決了系統(tǒng)性能和控制精度的問(wèn)題，但需要對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行全面的感知和精確的建模；反應(yīng)式控制結(jié)構(gòu)中系統(tǒng)的各個(gè)層次均具有獨(dú)立的環(huán)境感知能力，對(duì)環(huán)境具有良好的魯棒性和適應(yīng)性，但缺少全局性的指導(dǎo)與協(xié)調(diào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

（一）要解決的技術(shù)問(wèn)題

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于容錯(cuò)策略的球形機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，采用基于規(guī)劃和反應(yīng)的混合式控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)球形機(jī)器人的控制系統(tǒng)，將信息處理模塊與電動(dòng)機(jī)控制結(jié)合起來(lái)，上層采用有意識(shí)規(guī)劃，底層采用基于行為的電動(dòng)機(jī)控制，構(gòu)成一個(gè)遞階式的控制結(jié)構(gòu)。

（二）技術(shù)方案

本發(fā)明的基于容錯(cuò)策略的球形機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

第一步：針對(duì)球形機(jī)器人控制系統(tǒng)復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)特殊性，提出球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并將控制問(wèn)題分解為八個(gè)局部控制器，這些局部控制器的集合構(gòu)成球形機(jī)器人的控制系統(tǒng)，而且局部子控制器相互之間具有通信和信息交互的能力，在任務(wù)分配和協(xié)作方面具有自主性；

第二步：基于提出的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研制球形機(jī)器人的嵌入式控制系統(tǒng)，研究各個(gè)組成部分之間的相互關(guān)系；

第三步：基于容錯(cuò)控制技術(shù)研制了冗余雙備份伺服控制子系統(tǒng)，提高了球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的可靠性；基于時(shí)間容錯(cuò)、信息容錯(cuò)和監(jiān)控軟件技術(shù)設(shè)計(jì)了軟件系統(tǒng)；試驗(yàn)結(jié)果表明基于容錯(cuò)策略設(shè)計(jì)的球形機(jī)器人控制系統(tǒng)是有效的、可行的。

（三）有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于容錯(cuò)策略的球形機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，采用基于規(guī)劃和反應(yīng)的混合式控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)球形機(jī)器人的控制系統(tǒng)，將信息處理模塊與電動(dòng)機(jī)控制結(jié)合起來(lái)，上層采用有意識(shí)規(guī)劃，底層采用基于行為的電動(dòng)機(jī)控制，構(gòu)成一個(gè)遞階式的控制結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

一種基于容錯(cuò)策略的球形機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

第一步：針對(duì)球形機(jī)器人控制系統(tǒng)復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)特殊性，提出球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并將控制問(wèn)題分解為八個(gè)局部控制器，這些局部控制器的集合構(gòu)成球形機(jī)器人的控制系統(tǒng)，而且局部子控制器相互之間具有通信和信息交互的能力，在任務(wù)分配和協(xié)作方面具有自主性；

第二步：基于提出的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研制球形機(jī)器人的嵌入式控制系統(tǒng)，研究各個(gè)組成部分之間的相互關(guān)系；

第三步：基于容錯(cuò)控制技術(shù)研制了冗余雙備份伺服控制子系統(tǒng)，提高了球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的可靠性；基于時(shí)間容錯(cuò)、信息容錯(cuò)和監(jiān)控軟件技術(shù)設(shè)計(jì)了軟件系統(tǒng)；試驗(yàn)結(jié)果表明基于容錯(cuò)策略設(shè)計(jì)的球形機(jī)器人控制系統(tǒng)是有效的、可行的。

上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。