基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法技术方案

本申请公开了基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法。包括以下步骤：对工业机器人PMS系统的工作任务划分，得到不同任务阶段；对工业机器人PMS系统划分，得到四个子系统；获取不同任务阶段处于工作状态的子系统，并建立各任务阶段的工作拓扑图；建立工业机器人PMS系统各任务阶段可靠性模型，计算不同工作模式下，各子系统在不同任务阶段的失效率；计算各子系统在不同任务阶段失效率的乘积，得到不同任务阶段的失效率；计算不同任务阶段的失效率之和，得到工业机器人PMS系统的总失效率，并计算工业机器人PMS系统的可靠度。通过在工业机器人生产前，对工业机器人的可靠性进行分析，判断机器人是否能够顺利完成生产任务。

【技术实现步骤摘要】
基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法
本公开一般涉及工业机器人任务可靠性分析
，具体涉及基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法。
技术介绍
工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。在无人参与下，实现搬运、焊接、装配、喷涂、打磨和去毛刺等多种生产作业。然而，长时间的任务执行与各种载荷的持续作用会造成机器人性能的下降甚至出现故障或失效，会导致任务的延误或失败，产品不同程度的破坏，由于机器人的多自由度，其运动的包络范围内可能会成为潜在的危险区，严重的故障还可能造成人员的伤害和环境的损害。因此，我们需考虑生产过程中可能导致机器人失效的各种因素，对机器人在规定条件和规定时间内完成产品生产的能力进行预估。传统对工业机器人可靠性的研究是以机器人系统为中心，建立可靠性模型。用故障树分析法对机器人从整体到局部拆解，确定各个零部件与组成单元故障对系统可靠度的影响权重，根据各个部分的组成单元的寿命分布等相应参数，对系统进行可靠性评估。机器人初期设计时对系统可靠度影响较大的零部件加强与改进的指导。而在现实生产中，由于零件的承载能力与性能呈动态性，不同的生产环境、载荷等因素都影响其整体寿命，如环境温度、生产线多个机器人之间的相互干涉、超负荷工作等。这些随机因素在以系统为中心建立可靠性模型时难以定量计算。因此，我们提出一种基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法，用以解决上述的传统可靠性模型难以定量计算随机影响因素的问题。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种优化零件动态性分析，准确在生产前预测生产任务成功完成的概率，保障工业机器人运行的可靠性的基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法。第一方面，本申请提供一种基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法，包括以下步骤：对工业机器人PMS系统的工作任务划分，得到不同任务阶段，并获取各任务阶段的预设工作参数；对工业机器人PMS系统划分，得到四个子系统；获取不同任务阶段处于工作状态的子系统，并建立各任务阶段的工作拓扑图；基于BDD和各任务阶段工作拓扑图，建立工业机器人PMS系统各任务阶段可靠性模型，计算不同工作模式下，各子系统在不同任务阶段的失效率；计算各子系统在不同任务阶段失效率的乘积，得到不同任务阶段的失效率；计算不同任务阶段的失效率之和，得到工业机器人PMS系统的总失效率，并计算工业机器人PMS系统的可靠度。根据本申请实施例提供的技术方案，所述的获取各任务阶段的预设工作参数，包括：获取工业机器人PMS系统的初始工作速度，基于工作速度与工作时间的负相关关系，计算工业机器人PMS系统的初始工作时间；确定不同任务阶段下各子系统工作指标发生改变的时间点，作为时间分割点；依据时间分割点对工业机器人PMS系统的初始工作时间划分，得到各任务阶段对应的初始工作时间。根据本申请实施例提供的技术方案，所述的计算不同工作模式下，各子系统在不同任务阶段的失效率，包括：建立不同工作模式下，各子系统在不同任务阶段的失效函数，表示为Qi＝1-Ri＝1-Rs(t)，(i＝1，2，3，4，5)；Qi表示工业机器人PMS系统在第i阶段失效；Ri表示工业机器人PMS系统在第i阶段正常工作；计算不同工作模式下，各子系统在不同任务阶段的失效率。根据本申请实施例提供的技术方案，所述的计算各子系统在不同任务阶段失效率的乘积，得到不同任务阶段的失效率；计算不同任务阶段的失效率之和，得到工业机器人PMS系统的总失效率，并计算工业机器人PMS系统的可靠度，包括：不同任务阶段的失效率函数为当i＝1时，q1＝1-p1；当i≥2时，qi＝(1-∑qi-1)(1-pi)；所述工业机器人PMS系统的总失效率函数qi表示Ri在第i个任务阶段失效的概率；pi表示Ri在第i个任务阶段工作的概率；计算工业机器人PMS系统的总失效率；所述工业机器人PMS系统的可靠度函数为r为工业机器人PMS系统的可靠度；计算工业机器人PMS系统的可靠度。综上所述，本技术方案具体地公开了一种基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法的具体流程。本申请通过将工作任务划分为不同任务阶段，将工业机器人PMS系统划分为不同子系统，获得不同阶段对应的工作的子系统并建立各阶段工作拓扑图；通过建立各阶段的BDD模型，计算各阶段的失效率，再通过各阶段失效率的乘积得到工业机器人PMS系统的失效率，最后计算工业机器人PMS系统的可靠性；通过在工业机器人生产前，对工业机器人的可靠性进行分析，判断机器人是否能够顺利完成生产任务。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为一种基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法的流程示意图。图2为当各子系统以串联模式连接时移动阶段的BDD模型的示意图。图3为当各子系统以串联模式连接时任务执行阶段的BDD模型的示意图。图4为当动力系统存在冗余，各子系统以串-并混联模式连接时移动阶段的BDD模型的示意图。图5为当动力系统存在冗余，各子系统以串-并混联模式连接时任务执行阶段的BDD模型的示意图。图6为六轴机器人进行打磨任务时工作时间与转角的关系示意图。图7为六轴机器人进行打磨任务时工作时间与角速度的关系示意图。图8为六轴机器人每个轴在初始位置—进刀点的工作示意图。图9为六轴机器人每个轴在进刀点—打磨开始的工作示意图。图10为六轴机器人每个轴在打磨开始—打磨结束的工作示意图。图11为六轴机器人每个轴在打磨结束—退刀点的工作示意图。图12为六轴机器人每个轴在退刀点—初始位置的工作示意图。图13为六轴机器人在初始位置—进刀点阶段的BDD模型的示意图。图14为六轴机器人在进刀点—打磨开始阶段的BDD模型的示意图。图15为六轴机器人在打磨开始—打磨结束阶段的BDD模型的示意图。图16为六轴机器人在打磨结束—退刀点阶段的BDD模型的示意图。图17为六轴机器人在退刀点—初始位置阶段的BDD模型的示意图。图18为当工业机器人PMS系统处于移动阶段时的BDD模型的示意图。图19为当工业机器人PMS系统处于任务执行阶段时的BDD模型的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n对工业机器人PMS系统的工作任务划分，得到不同任务阶段，并获取各任务阶段的预设工作参数；/n对工业机器人PMS系统划分，得到四个子系统；获取不同任务阶段处于工作状态的子系统，并建立各任务阶段的工作拓扑图；/n基于BDD和各任务阶段工作拓扑图，建立工业机器人PMS系统各任务阶段可靠性模型，计算不同工作模式下，各子系统在不同任务阶段的失效率；/n计算各子系统在不同任务阶段失效率的乘积，得到不同任务阶段的失效率；计算不同任务阶段的失效率之和，得到工业机器人PMS系统的总失效率，并计算工业机器人PMS系统的可靠度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
对工业机器人PMS系统的工作任务划分，得到不同任务阶段，并获取各任务阶段的预设工作参数；
对工业机器人PMS系统划分，得到四个子系统；获取不同任务阶段处于工作状态的子系统，并建立各任务阶段的工作拓扑图；
基于BDD和各任务阶段工作拓扑图，建立工业机器人PMS系统各任务阶段可靠性模型，计算不同工作模式下，各子系统在不同任务阶段的失效率；
计算各子系统在不同任务阶段失效率的乘积，得到不同任务阶段的失效率；计算不同任务阶段的失效率之和，得到工业机器人PMS系统的总失效率，并计算工业机器人PMS系统的可靠度。


2.根据权利要求1所述的一种基于BDD的工业机器人PMS系统用可靠性分析方法，其特征在于，所述的获取各任务阶段的预设工作参数，包括：
获取工业机器人PMS系统的初始工作速度，基于工作速度与工作时间的负相关关系，计算工业机器人PMS系统的初始工作时间；
确定不同任务阶段下各子系统工作指标发生改变的时间点，作为时间分割点；
依据时间分割点对工业机器人PMS系统的初始工作时间划分，得到各任务阶段对应的初始工作时间。


3.根据权利要求1所述的一种基于BDD...

【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉，郑楠纤，陶友瑞，韩旭，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12