Anatomia RobotaRobotyka

Niezawodność, Bezpieczeństwo i Zgodność

Niezawodność

Po co w ogóle zajmować się tym tematem? Cóż, biorąc pod uwagę najnowsze programy telewizyjne o walce robotów, większość ludzi myśli o robotach jako o katastrofach mechanicznych, które mogą trwać tylko trzy minuty, zanim różne części zaczną spadać (lub zostaną z nich usunięte). Całe organizacje są poświęcone takim wydarzeniom, takim jak Survival Research Labs (www.srl.org/). Z drugiej strony, roboty pracujące w zakładach motoryzacyjnych powinny pracować nieprzerwanie przez lata w bardzo trudnych warunkach. W największym możliwym zakresie dobrze jest zaprojektować robota, który będzie wysoce niezawodny. W tym celu musimy dowiedzieć się, czym jest niezawodność, jak ją mierzyć, jak ją przewidzieć i jak ją osiągnąć. Oczywiście, do tego celu dostępnych jest wiele sposobów, zarówno naukowych, jak i nienaukowe. W tej części omówimy obie metody. Niezawodność ma wiele definicji; to moje. Aby robot był niezawodny, musi spełniać wszystkie nasze oczekiwania. Oczywiście, opony nie mogą spaść. Ale co ważniejsze, musi być w stanie osiągnąć cele, które dla niego wyznaczyliśmy. Cele te mogą obejmować wydajność, produkcję, czas działania i niezawodność. Podsumowując, polegamy na robocie, który musi przejść. Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) definiuje niezawodność jako "zdolność systemu lub elementu do wykonywania wymaganych funkcji w określonych warunkach przez określony czas" [IEEE 90]. Dalsze definicje można znaleźć na stronie http://athos.rutgers.edu/?rmartin/teaching/fall99/lectures/10/gfx004.html. Dzięki obserwacji inżynierowie udokumentowali wskaźniki awaryjności różnych komponentów typy. Bellcore, obecnie zwany Telcordia, udokumentował wiele z tych błędów i opublikował je na stronie www.t- cubed.com/faq_bell.htm.

Matematyka

Nazwijmy wskaźnik awaryjności komponentu λ mierzony w błędach w jednostce czasu. Mówiąc w uproszczeniu, jeśli λ wynosi 0,001 na rok, możemy spodziewać się średnio jednej awarii na rok w populacji 1000 takich składników. Dalej definiujemy średni czas do wystąpienia awarii (MTTF) jako odwrotność λ. Reprezentuje on średnią ilość czasu, przez jaki pojedynczy składnik prawdopodobnie przetrwa, zanim nie przejdzie za pierwszym razem.

MTTF = 1/ λ

Przyjmujemy MTTF jako wygodny sposób pomiaru i wykonywania obliczeń dotyczących niezawodności. Istnieją jednak pewne ograniczenia, jak wyjaśniono na www.reliasoft.com/newsletter/2Q2000/mttf.htm. Gdy przyjmiemy MTTF i λ jako realne miary można je wykorzystać w obliczeniach następujące sposoby:

? Oczywiście niezawodność komponentu może być określona na podstawie MTTF lub ?, ponieważ są one odwrotnością obliczeniową względem siebie.
? Jeżeli system ma wiele komponentów, toλ połączonej populacji jest sumą poszczególnych λs. λ pop = λ + λ23 … + λ n. Skutecznie, wskaźniki awaryjności się sumują. Jeśli na przykład wszystkie komponenty znajdują się na płytce drukowanej (PCB), wskaźnik awaryjności PCB jest sumą wszystkich współczynników awaryjności poszczególnych komponentów. Oczywiście, obwód drukowany będzie mniej niezawodny niż jakikolwiek komponent, a ponieważ najmniej niezawodne komponenty mają najwyższe wartości l, mogą one dobrze określić ogólną niezawodność PCB. Należy pamiętać, że połączona populacja nawet najbardziej niezawodnych komponentów może nie być niezawodna. Szansa wystąpienia jednego błędu w populacji może być wysoka, jeśli istnieje wiele pojedynczych składników, nawet jeśli wszystkie mają niski wskaźnik awaryjności. Mówiąc inaczej, ponieważ λ poppop •  Jeżeli połączymy dwa systemy z MTTF1 i MTTF2, możemy znaleźć λ i λ2 przez inwersję, dodaj je razem, odwróć wynik i uzyskaj MTTF dla kombinacji systemu. W ten sposób można przewidzieć niezawodność dużego systemu.
•  Aby na przykład przewidzieć MTTF dużej płytki PCB, wykonaj następujące czynności:

1. Uzyskaj zestawienie materiałów (BOM) dla tablicy, listę części i ilość każdego.
2. Sporządź arkusz kalkulacyjny typów części, grupując podobne części. Wszystkie na przykład rezystory o tej samej mocy mogą zostać wrzucone do tej samej grupy.
3. Nie zapomnij zliczyć elementów, takich jak przepusty na płytce drukowanej. One mają wskaźniki awaryjności! Policz wszystkie połączenia i przewody.
4. Wymień ilości w każdej grupie.
5. W tabelach Bellcore sprawdź współczynniki awaryjności l dla każdego typu komponentu.
6. Pomnożyć wskaźnik awaryjności przez ilość dla każdej awarii typu komponentu, i sumuj współczynniki awaryjne komponentów, aby uzyskać wskaźnik awaryjności dla PCB. Odwróć go, aby uzyskać MTTF płytki PCB.

MTTR to średni czas naprawy awarii. Zasadniczo jest to średni czas potrzebny naprawić uszkodzony komponent i przywrócić go do stanu działania. MTBF to średni czas między awariami. Jest związany z MTTF i MTTR w że jest to suma dwóch (MTBF = MTTF + MTTR). Zasadniczo raz komponent jest naprawiana po awarii, zajmie średnią MTTF? MTTR, aby poniósł awarię i być naprawiony.

DOSTĘPNOŚĆ

Niezawodność wielu systemów mierzona jest jako dostępność. Osoby korzystające z systemów komputerowych są bardzo niecierpliwe, jeśli komputer przestanie działać i nie będzie mógł być używany. Interesuje ich procent czasu, jaki system komputerowy będzie mógł wykorzystać. Tak więc dostępność jest zdefiniowana następująco: od średniego okresu w równaniu widzimy, że jeśli MTTR jest bardzo krótki, lub jeśli MTTF jest bardzo długi, wówczas dostępność zbliża się do 100 procent. Inżynierowie potrzebujący wysokiej dostępności mogą pracować zarówno na MTTF, jak i na MTTR, aby osiągnąć swoje cele. MTTR można obniżyć na kilka sposobów. Jeśli uszkodzona jednostka wymaga podróży do naprawy, może to zająć trochę czasu. Ale jeśli część zapasowa jest na miejscu, naprawa może zająć tylko kilka minut. Jeśli składnik kopii zapasowej może się automatycznie przełączać, zajmie to kilka sekund. Gorące kopie zapasowe można wykonać za pomocą tak zwanej"N + 1 "kopii zapasowej. Jeśli w sumie N składników jest niezbędnych do pomyślnego działania systemu, projektanci dodali jeszcze jeden system, stąd terminologia N + 1. Jeśli jeden z N składników nie powiedzie się, komponent zapasowy zajmie luzy i cały system będzie działał dalej. Gdyby, jednakże drugi komponent zawodzi przed naprawieniem uszkodzonego ,system zawiedzie. Obliczenia dotyczące MTTF i dostępności są w takim przypadku dość skomplikowane . Po zrobieniu poprawnie, dostępność wzrasta dość wysoko, ale za cenę jednego dodatkowego komponentu. Naprawa jest zasadniczo natychmiastowa, z wyjątkiem przypadku, gdy dwa lub więcej elementów zawieść w tym samym czasie. Dlatego rozsądne jest, aby naprawić uszkodzone jednostki jak najszybciej jak to możliwe. To także zwiększa dostępność.

KOMPONENTY

Innym sposobem na zwiększenie MTTF systemu jest uniknięcie niewiarygodnych komponentów. Tabele składników Bellcore zawierają listę współczynników awaryjności wielu różnych typów komponentów Są to elementy, których powinniśmy unikać podczas projektowania i budowy robota.

ZŁĄCZA

Złącza wszelkiego rodzaju są częściami o mniejszej niezawodności. Każdy pojedynczy pin na każdym złączu należy policzyć. Złącza zwykle działają pod naciskiem sprężyny. Wygięty kawałek metalu naciska na inny kawałek metalu, a tym samym wyklucza gaz i brud. Często wykonywane jest działanie wymazywania podczas wykonywania połączenia. Poniższe problemy mogą spowodować awarię złączy.

•  Zanieczyszczenia. Jeśli mamy zbyt wiele zanieczyszczeń lub gazów nie są wykluczone, korozja może wkraść się w połączenie i zepsuć je.
•  Prądy. Ponadto, jeśli wysokie prądy przesuwają się nad stykami, mogą ulec korozji ze zbyt dużej ilości ciepła.
•  Ruch wibracyjny może spowodować rozwarcie styków, przerywając sygnały.
•  Błąd operatora. Technicy serwisowi mogą nie prawidłowo założyć złącza. Mówiąc cynicznie, funkcja przełącznika lub złącza ma być źle zainstalowana lub źle ustawiona. Jeśli złącza nie są używane, nie mogą przedstawiać takich problemów.
•  Funkcja uderzenia i wstrząsu może oderwać przewody od złączy.
•  Zły projekt Kontakty są jednym z najtrudniejszych elementów dla inżyniera elektryka do opanowania. Zawsze przyjmują kontakty za pewnik. Prawda jest taka, że kontakty wymagają sporo doświadczenia, aby można je było poprawnie używać. Jeśli projektant umieści w nich zbyt dużo prądu, może się wypalić. Jeśli projektant nie ma wystarczającego napięcia, kontakty mogą nie nawiązać prawdziwego kontaktu. Awarie występują również po wysyłce.

OKABLOWANIE

Przewody i kable mogą zawieść z kilku powodów wymienionych poniżej.

•  Ścieranie. Przewody i kable ocierają się o powierzchnie i ocierają izolację. W robocie może to stanowić poważny problem. Kable powinny być dobrze izolowane i biec daleko od ostrych wewnętrznych powierzchni. Większość PCB jest pełna ostrych przedmiotów.
•  Wyginanie się. Przewody i kable będą wielokrotnie zginać wewnątrz poruszającego się robota. W końcu jeden lub więcej przewodów może się zepsuć. Elastyczne kable są dyscypliną dla siebie w świecie elektroniki. Aby je poprawnie zbudować, trzeba mieć duże doświadczenie. Jeśli kabel nie jest zaprojektowany tak, aby wielokrotnie się wygrzewał, upewnij się, że tak nie jest!

TRANZYSTORY

Mimo że procesor może zawierać 4 miliony tranzystorów, może być bardziej niezawodny niż pojedynczy tranzystor! W szczególności problemem mogą być tranzystory mocy. Wielu inżynierów nie jest dobrze zorientowanych w zapewnieniu im bezpieczeństwa i szczęścia. Zasadniczo staraj się unikać używania zbyt wielu dyskretnych tranzystorów. Jeśli projekt wymaga tranzystora mocy, upewnij się, że jest dobrze wykorzystywany w ramach specyfikacji.

BATERIE

Baterie to w zasadzie kanistry zupy chemicznej przeznaczone do wycieku, śmierci, wybuchu i awarii. Jeśli będziemy mieli szczęście, nie zrobią wszystkich tych rzeczy naraz. W późniejszym czasie zwiększymy bezpieczeństwo. Większość robotów prawdopodobnie będzie miała w sobie baterie. Jeśli baterie będą w robocie, lepiej przestudiuj technologie. Jeśli akumulatory można okresowo wymieniać, konserwacja zapobiegawcza może być nawet uzasadniona. Niektóre baterie są bardziej niezawodne niż inne. Jeśli robot jest przeznaczony do długotrwałej autonomicznej pracy, wówczas należy zbadać technologię statków kosmicznych i baterie używane w satelitach.

ŻARÓWKI

Żarówki z włóknami są dość delikatne i zawiodą szybciej niż większość. Nawet jeśli robot się nie poruszy, żarówki prawdopodobnie zawiodą w tempie podobnym do tego w gospodarstwach domowych. Z czasem z czasem przestaną działać żarówki gazowe, podobnie jak żarówki fluorescencyjne. Rozważ białe diody świecące (LED) do oświetlenia w projekcie robota. Wiele diod LED zostało zaprojektowanych specjalnie w celu zapewnienia użytecznego światła do czytania.

RUCHOME CZĘŚCI

Ruchome części są szczególnie narażone na zużycie. Ponadto, gdy się zużyją, mogą zrzucać śmieci. Środki smarne, takie jak olej, muszą być stosowane z niezwykłą ostrożnością. Mogą one łatwo migrować do złączy i powodować awarię kontaktu. Zastanów się nad testowaniem życia każdej ruchomej części na wiele powtórzeń, znacznie przewyższających spodziewany czas życia. Testowanie życia obejmuje poddawanie odpowiednich komponentów warunkom, które symulują lata użytkowania w znacznie krótszym czasie testu.

Bezpieczeństwo

Kwestie bezpieczeństwa można podzielić na kilka różnych kategorii. Bezpieczeństwo ludzi jest najważniejsze. Sądzę, że właśnie dlatego najpierw zaczęli strzelać w kosmos! Po bezpieczeństwie ludzi, rozważamy bezpieczeństwo misji, więc trwa ona do końca.

BEZPIECZEŃSTWO LUDZI

Roboty są w różnych kształtach i rozmiarach. Niektórzy popularni telewizyjni wojownicy - robota mają kilka pięter i plują ogniem. Oczywiście, te roboty stanowią zagrożenie dla bezpieczeństwa ludzi, tylko z powodu swojej fizycznej sprawności. Wiele aspektów projektowania robotów może powodować problemy, a nawet obrażenia u projektantów i użytkowników robotów. Aby uniknąć takich problemów, należy rozważyć zaprojektowanie robota zgodnie z opublikowanymi normami bezpieczeństwa, takimi jak UL lub CE. Agencje bezpieczeństwa, takie jak Underwriter Labs i TUV, mogą dostarczyć pisemne wytyczne. Porady w niniejszym dokumencie mogą dostarczać wskazówek, ale aby się upewnić co do bezpieczeństwa konstrukcji robota, należy się z nimi zapoznać organizacje. Grupy te publikują przepisy bezpieczeństwa i oferują usługi testowania w swoich laboratoriach. Przynajmniej należy zakupić odpowiednie specyfikacje bezpieczeństwa wymienione na stronie www.ul. com / robot /. Kolejne strony do sprawdzenia to www.tuv.com i www.1metlab.com. Aby uzupełnić zalecenia dotyczące bezpieczeństwa od agencji normalizacyjnych, oto jeszcze kilka wskazówek. Jeśli z jakiegokolwiek powodu informacje tu zawarte są sprzeczne z informacjami w normy bezpieczeństwa, przestrzegaj przede wszystkim normy bezpieczeństwa.

Panika

Każdy robot powinien mieć przycisk paniki, który jest czerwony, widoczny i intuicyjny w użyciu. W razie potrzeby ułóż mu nos, ale nie zapomnij go założyć. Przycisk powinien zatrzymać wszystkie działania robotów - i wyłączyć systemy zasilania w źródle zasilania. Gdy ktoś jest wystarczająco przestraszony, aby nacisnąć przycisk, musi natychmiast zapewnić wszystkim zainteresowanym. To powiedziawszy, nie zapominaj, że każde dziecko (duże i małe) będzie bardzo kuszące, aby nacisnąć przycisk. (Czy jestem na miejscu, dzieciaki?) Jeśli robot wykonuje jakąś istotną funkcję, która nie powinna być przerywana lekkomyślnie, wtedy przyłóż ostrzeżenie lub tarczę ochronną przed przyciskiem paniki.

Baterie

Jako rezerwuar energii, baterie stanowią naturalne zagrożenie dla ludzi. Są w różnych kształtach i rozmiarach i są sprzedawane bez recepty. Ale bardziej egzotyczne baterie, o cechach szczególnie interesujących dla projektantów robotów, mogą być znacznie bardziej niebezpieczne niż baterie sprzedawane w sklepach. Wyglądają bardzo podobnie, ponieważ są zaprojektowane dla tego samego typu uchwytów baterii. Weźmy jako wskazówkę, na przykład, ostrzeżenie dotyczące wielu zabawek przed używaniem akumulatorów w zabawce. W poniższych sekcjach omówiono niektóre problemy, które mogą się nie udać w przypadku akumulatorów. Wycieki Baterie zawierają substancje chemiczne, które mogą wyciekać i niszczyć części robota. Na przykład w przypadku akumulatora samochodowego byłaby to realna możliwość, gdyby bateria była wywrócony do góry nogami. Płynny kwas zepsuje każdy dzień. Inne baterie zawierają inne więcej stałych chemikaliów, które nadal stanowią zagrożenie wyciekiem. Traktuj baterie jak pojemnik z chemikaliami. Wykonuj czynności poza baterią, aby zapobiec ewentualnym wyciekom. Jeśli istnieją poważne obawy dotyczące wycieków, wyszukaj typ baterii, która nie "wycieknie", jeśli taka bateria istnieje. Eksplozja Niektóre baterie są w stanie bardzo szybko uwolnić swoją energię. Może się to zdarzyć, jeśli zostaną zwarte lub jeśli zasilanie robota zostanie zwarte. Kiedy tak się dzieje, energia jest rozpraszana wewnątrz baterii i może nastąpić eksplozja. Jeśli projekt wymaga typu baterii, która może wybuchnąć w takich okolicznościach, należy rozważyć następujące kroki bezpieczeństwa:

•  Przeczytaj i zrozum ostrzeżenia producenta.
• Określ, jak duża może być taka eksplozja i potraktuj baterie jako materiał wybuchowy.
•  Rozważ umieszczenie baterii w pojemniku przeciwwybuchowym, aby nie powodowało obrażenia podczas katastrofy.
•  Poinformuj wszystkich inżynierów o tym, jak obchodzić się z bateriami lub ogranicz ich liczbę osób uprawnionych do tego.

Biżuteria

Nie noś biżuterii podczas pracy z bateriami. Jeśli o to chodzi, projektanci pracujący z elektroniką powinni rozważyć usunięcie biżuterii w godzinach pracy. Do tej kategorii zaliczam pierścionki, zegarki i naszyjniki. Dziwaczne wypadki zdarzają się znacznie częściej niż się spodziewano.

Ogień

Podobnie jak akumulatory mogą rozgrzewać biżuterię, mogą również rozpalać ogniska wewnątrz okablowania robota. Rozważ wprowadzenie odpowiedniego bezpiecznika lub wyłącznika z bateriami. Jeśli wystąpi zwarcie w jakimś miejscu robota, może to pomóc. Nie zapomnij o zastosowaniu zoptymalizowanych przewodów i elementów PCB, które są nieco ognioodporne.

Uraz

Nie upuszczaj baterii na stopę! Czekam tylko na taką etykietę ostrzegawczą pokazać się. Myślę, że to tylko kwestia czasu.

ZAGROŻENIA MECHANICZNE

Ciekawa historia przychodzi do głowy, do tej pory niepotwierdzona. Elektrownie węglowe miały problem z dopasowaniem wytwarzania energii do wymaganych obciążeń. Pożary węgla palą się długo, więc energia może zostać zmarnowana w godzinach wieczornych, kiedy ludzie przechodzą na emeryturę na noc. Firmy energetyczne szukają sposobów magazynowania zmarnowanej energii elektrycznej, aby można było je wykorzystać ponownie następnego ranka. Sprytni projektanci postanowili zbadać, jak umieścić energię w kole zamachowym. Koło zamachowe miało być dużym wirującym kołem napędzanym przez silnik / generator. Wieczorem przyśpieszą koło zamachowe, aby zgromadzić część zmarnowanej energii z pożarów węgla. Rano koło zamachowe zakręci generatorami, by odzyskać energię, zanim pożary węgla całkowicie się spalą. Koło zamachowe miało być ogromne, przerażające kawałki wirującego betonu i stali. Oczywiście, gdyby koło zamachowe kiedykolwiek się poluzowało, byłoby to dość niebezpieczne. Plan projektu polegał na ustawieniu koła zamachowego na skraju Long Island Sound, szerokiej na 10 mil wody pomiędzy Long Island i Connecticut. Gdyby koło zamachowe się rozłączyło, toczyłoby się w wodzie, a tym samym rozpraszało jej energię. Obliczenia wykazały, że przed trzema czwartymi drogi do brzegu Connecticut dotrze tylko trzy czwarte do końca! Zgaduję, że ta informacja była zimnym pociechą dla mieszkańców plaży w Connecticut. Generalnie sprawdź projekt robota pod kątem miejsc, w których przechowywana jest energia. Nie wymaga dużo energii, aby spowodować obrażenia lub spowodować awarię działania. Poniżej znajduje się lista elementów do sprawdzenia i pomoc w uniknięciu problemów mechanicznych:

• Dźwignia Nawet niewielka siła może być znacznie powiększona dzięki dźwigni. Sprawdź konstrukcję robota pod kątem zagrożeń, które mogą powstać w wyniku nadmiernej dźwigni lub siły. Takie zagrożenia prawdopodobnie wymagają osłon, aby zapobiec przypadkowym obrażeniom.
• Ostre części Jeśli robot nie wymaga ostrych elementów, zaokrąglij je do środka faza projektowania.
•  Szybkie ruchome części Nawet lekkie części mogą spowodować obrażenia, jeśli poruszają się szybko. Ekranowanie lub przeprojektowanie odpowiednich części może być w porządku.
•  Części naprężone oddane naprężeniom mogą się zepsuć w sposób katastroficzny. Fragmenty część może odlecieć. Zbadaj wszystkie części projektu pod kątem ukrytego stresu i przynajmniej zrozumieć, co się stanie, gdy część się zepsuje.

BEZPIECZEŃSTWO CIŚNIENIA DŹWIĘKU

Ucho ludzkie może wytrzymać tylko pewien poziom ciśnienia akustycznego, zanim do ucha dojdzie. Jeśli fragmenty robota mają być hałaśliwe, wówczas obliczyć przewidywany poziom szumu lub zmierzyć go bezpośrednio.

LASERY I BEZPEICZEŃSTWO ŚWIATŁA

Promieniowanie z dowolną częstotliwością może uszkodzić ludzi. Rząd reguluje moc, jaką lasery mogą emitować, więc jest "bezpieczny dla oka". Chociaż większość małych laserów wskaźnikowych jest bezpieczna dla oka, nadal nie jest dobrym pomysłem stosowanie takiego promieniowania. Uważaj na ilość światła i światło lasera emitowane przez robota.

OGIEŃ I PORAŻENIE PRĄDEM

UL i inne firmy opublikowały wytyczne dotyczące testowania i projektowania których należy przestrzegać.

Uwarunkowania środowiskowe

Projektując robota, musimy zwrócić uwagę na szereg aspektów środowiskowych. Kilka czynników w środowisku robota będzie miało kluczowe znaczenie dla jego niezawodności i wydajności. Inne czynniki są nieco mniej ważne. Wśród czynników, które należy wziąć pod uwagę, są: temperatura, wibracje, wandalizm i kradzież, wilgotność, wysokość i zanieczyszczenia.

TEMPERATURA

Większość systemów i urządzeń elektrycznych zaprojektowano do pracy w środowisku biurowym blisko 25 stopni Celsjusza (25C). Komercyjna elektronika jest zaprojektowana do pracy od zera do gorącej (0 ° C do 70 ° C). Większość gotowych systemów ma specyfikacje temperatury w tym zakresie. Systemy przemysłowe, zaprojektowane tak, aby były nieco bardziej wytrzymałe, mają zakres temperatur od -40 ° C do 85 ° C. Systemy wojskowe często mają parametry temperaturowe od -55C do 125C. Oddzielne zakresy temperatur podane są dla przechowywania i eksploatacji. Najgorsze temperatury występują często w zastosowaniach samochodowych, zwłaszcza w bardzo wysokich temperaturach, jakie mogą wystąpić w bagażnikach samochodowych. W projekcie robota zbadaj ograniczenia temperatury wszystkich komponentów. Często bateria i wyświetlacze będą najmniej odpornymi częściami o ograniczonym zakresie temperatur. Możliwe jest naruszenie specyfikacji temperatury, ale byłoby to ryzykowne; system może zawieść. Możliwe jest również przetestowanie ukończonego systemu w wysokich i niskich temperaturach, aby upewnić się, że będzie on w stanie poradzić sobie z ekstremalnymi temperaturami. Jeśli system jest sprawowany przez około 4 dni w swoim górnym limicie temperatury, jest on w przybliżeniu porównywalny do 30 dni starzenia w polu. Większość półprzewodników i innych części ma tak zwaną krzywiznę wanny dla niezawodności. Większość półprzewodników i innych części ma tak zwaną krzywiznę wanny dla niezawodności. Większość awarii występuje w ciągu pierwszych kilku miesięcy (awarie infantylne) i ostatnich kilku miesięcy (awarie końca życia) w okresie użytkowania robota. W związku z tym krzywa wskaźnika awaryjności w czasie wygląda jak kontur wanny. Przez pieczenie robota przez kilka dni w podwyższonej temperaturze, wiele infekcji dziecięcych może zostać wytrąconych podczas produkcji .

WIBRACJA

Wibracje mogą rozerwać robota na strzępy. Drgania mogą pochodzić ze źródła zewnętrznego, jak pojazd, w którym siedzi robot, albo wibracje mogą pochodzić od samego robota. Ale w jaki sposób można oszacować zagrożenie i przygotować się do niego? Wibracje są na ogół mierzone pod względem siły i częstotliwości. Opiszę moją osobistą metodę radzenia sobie z tym problemem. Są to metody, które pracowały od lat, aby zahartować projekty. Ponadto krótka lista stron internetowych obejmujących analizę drgań znajduje się w dalszej części, w celu uzyskania dalszych informacji. Przede wszystkim, aby naprawdę wyposażyć robota w wibracje, kupić lub wykonać stół wibracyjny. Branford sprawia, że stół, z którego korzystałem wcześniej. Zostały one przejęte przez Cougar Industries (www.cougarindustries.com/). Stół to w zasadzie stalowa płyta siedząca na gumowych poduszkach, dzięki czemu może wibrować. Przykręcane do spodu stołu to silnik z niecentralnym, obrotowym ciężarem. Gdy silnik się obraca, ciężar wibruje stół. Im szybszy jest silnik, tym szybsza jest częstotliwość wibracji. Im dalej od środka ciężaru, tym silniejsze są wibracje pod względem amplitudy. Należy pamiętać, że takie tabele mają ograniczenie wagowe. Robot musi być na tyle lekki, aby stół mógł go pomieścić i nadal mógł wibrować. Wibracje są efektywnie trójwymiarowe, a wibracje każdego wymiaru są przybliżone przez funkcję sinus . Amplituda wibracji jest następująca:

x = K x sin(ω x t)

Przyspieszająca, druga pochodna to d2x / dt2 = -K x sin (ω x t). Łatwo zmierzyć siły drgań za pomocą światła stroboskopowego. Zdecyduj, jak szybko wibruje robot podczas testu. Uzyskaj światło stroboskopowe i zwiększ częstotliwość strobo do momentu dopasowania częstotliwości drgań. Częstotliwość stroboskop da ?. Amplitudę drgań można zmierzyć za pomocą linijki jako wibracje powoli poruszają się w przód i w tył (jakby prawie stały w bezruchu) światło stroboskopowe. Za pomocą tych metod możemy określić zarówno K, jak i ω. Wyliczone przyspieszenie z drugiej pochodnej powyżej można przekształcić w siły G, najczęstszą metodę określania siły wibracji. Korzystając z tych metod, rutynowo testuję produkty przez minutę przy 10 Gs siły drgań przy 10 Hz. Składniki, które źle reagują na wibracje, będą bardziej kołysać się w świetle stroboskopowym niż reszta. Następnie można wprowadzić poprawki do ich zamocowań. Zawsze możesz dodać jeden dodatkowy ekstremalny test podczas projektowania produktu. Włóż produkt do pojemnika transportowego i upuść go wielokrotnie z wysokości trzech stóp. Następnie przetocz go na koniec o 100 stóp. Otwórz opakowanie, poszukaj uszkodzeń, przetestuj robota i zmień projekt, aby naprawić wszelkie wykryte słabości.

WANDLIZM I KRADZIEŻ

Dużą firma, szczyciła się projektowaniem i produkcją systemów oświetleniowych. Te systemy trafiłyby do dużych, wielkomiejskich audytoriów szkół średnich, aby kontrolować światła na scenie. Nowy projekt był testowany, gdy zdaliśmy sobie sprawę, że dzieci ze szkoły średniej żują guziki z konsoli! Bądź ostrożny; robot jest z pewnością kuszącym celem dla ciekawskich ludzi. Otrzyma obrażenia od zabawy i złośliwości podobnie jak ludzie. Może wpaść w ręce operatorów o mniej niż dobrych intencjach. Przygotuj się na to.

WILGOTNOŚĆ

Projektowanie robota do wilgotnych środowisk może być dość trudne. Przejrzyj wszystkie specyfikacje dla wszystkich części. Rdza i pleśń z pewnością mogą stać się problemami. W niektórych przypadkach może dojść do skraplania i powstawania zwarć.

WYSOKOŚĆ

Baterie i wyświetlacze LCD mogą stać się problemami na dużych wysokościach. Przeczytaj specyfikacje wszystkich komponentów, aby ustawić ograniczenia wysokości dla robota.

ZANIECZYSZCZENIA

Jeśli robot musi działać przez długi czas (lata) lub będzie podlegał zanieczyszczeniu Atmosfera, rozważ przyspieszony test na korozję. Stworzono normy systemu budowy urządzeń sieciowych (NEBS), aby pomóc w zagwarantowaniu niezawodności sprzętu do przełączania telefonu w firmie telefonicznej. Jeden z testów polegał na poddaniu systemu chemicznej mgle przez tydzień lub dwa. Stężenie substancji chemicznych jest wystarczające do symulacji wieloletniej pracy w złym środowisku.

Zdrowy Rozsądek

Wiele zasad projektowania robotów (lub innych złożonych systemów) ma naturalnie swoje doświadczenie. Oto kilka słów podstawowych porad.

ZŁOŻONOŚĆ

Rozmawialiśmy o tym wcześniej. Zachowaj prostotę. Instynkt powinien nam powiedzieć, czy to zbyt skomplikowane. Podczas początkowych etapów projektowania należy okresowo przycinać robota. Wyciągaj rzeczy, eliminuj działania, usuwaj warunki i uważaj, jeśli ludzie marszczą czoło, gdy słyszą, jak rzeczy mają działać.

SYSTEMY PORÓWNYWALNE

Podczas projektowania robota znajdź porównywalne projekty. Inni już zaprojektował wiele podsystemów w taki czy inny sposób. Jeśli projekt robota jest znaczącym odstępstwem od standardowych wzorów, a następnie przeprowadza więcej recenzji projekt. Przy odrobinie szczęścia powstaje nowa ziemia. Bez powodzenia może dojść do katastrofy.

PLAN NA NIEPOWODZENIE

Zmierz się z tym co nie działa zgodnie z planem. Nieprzewidziane okoliczności zawsze mają miejsce w życiu i w projektach. Ostrożnym zadaniem jest zaplanowanie powrotu do zdrowia, gdy stoimy wśród popiołów porażki. Można podjąć kilka środków ostrożności.

Watchdog

Większość skomplikowanych skomputeryzowanych systemów będzie po prostu nieudana od czasu do czasu. Przyczyny mogą nigdy nie zostać odkryte. Często pomocne jest zaprojektowanie obwodu "watchdog", który może zresetować system komputerowy lub zrestartować robota, jeśli nie będzie on regularnie przesłuchiwał watchdoga. Istnienie obwodu watchdoga ogólnie zwiększa dostępność robota i tylko rzadko ingeruje niepotrzebnie.

Plan Kopii Zapasowej

Równie dobrze moglibyśmy zaplanować awarię części robota. Jeśli robot ma być autonomiczny lub w miejscu, gdzie nie można go naprawić, należy zwrócić szczególną uwagę na systemy kopii zapasowych. Mówiliśmy już o nadmiarowych systemach N + 1, ale dostępne są inne opcje. Rozważ najnowszy sukces sondy międzyplanetarnej. Główna antena komunikacyjna nie działała, ale miała wolniejszy zapasowy system radiowy. Kontrolery naziemne kanibalizowały część pasma awaryjnego radia, aby wysłać dane misji z powrotem na Ziemię. Misja wciąż była sukcesem.

TESTOWANIE

Dzięki testom można zmniejszyć prawdopodobieństwo niepowodzenia robota. Możemy zyskać wiarę w zdolność robota do działania w niekorzystnych warunkach. Ponadto, poprzez nacisk na robota, możemy przyspieszyć awarie, które mogą wystąpić wcześnie w swojej "karierze". Twórcy półprzewodników, starając się wytwarzać bardziej wytrzymałe produkty, rutynowo testuj swoje układy scalone (chipy) przed ich wysłaniem. Chipy, które są nie testowane pod kątem temperatury z temperaturą komercyjną. Chipy testowane w wyższych temperaturach uzyskują przemysłowe i wojskowe oceny temperatury. Niektórzy producenci mogą pobierać próbne partie chipów, aby oszacować wydajność całej populacji chipów. Jest to ważna technika, ale byłaby dla nas przydatna, gdyby populacja robotów była duża. Mówiliśmy już o testach temperatury i testach wibracyjnych. Każdy może być użyty do zwiększenia niezawodności robota przed użyciem. Techniki te mogą być stosowane w produkcji robotów, ale są również bardzo przydatne podczas projektowania robota. Niedociągnięcia w projekcie staną się oczywiste; można je naprawić przed dalszym rozwojem. Dalsza technika testowania, możliwa do wykorzystania w trakcie opracowywania, jest bardziej subtelna. Jako projektant robota nie zapominaj, że inni zobaczą robota w znacznie innym świetle. Nigdy nie lekceważ umiejętności trzylatka, aby podejść do robota i powiedzieć: "Co się stanie, jeśli to zrobię. . . to? "W ten sposób odkryjemy katastroficzną słabość w projekcie, który siedzi na powierzchni niezauważony. Poza tak dramatycznymi testami, pomyśl o złożeniu serii testów alfa i beta, jeśli robot ma zostać wyprodukowany. Definicje tych pojęć różnią się, ale mogę zarysować moje. Testowanie alfa to sytuacja, w której dajemy prototyp robota lub kilka pierwszych produkcji jednostek, przyjaznym użytkownikom końcowym, którzy mogą z niego korzystać i wyrażać konstruktywną krytykę. Testowanie alfa to okres, w którym dystrybucja jest bardzo ograniczona, spodziewane są awarie, a poprawki wciąż są wprowadzane. Testy beta mają miejsce, gdy roboty produkcyjne są sprzedawane w ograniczonych ilościach użytkownikom końcowym. Celem jest zobaczenie, jak się sprawy mają przed skokiem do pełnej produkcji. Użytkownicy końcowi mogą lub nie być świadomi, że jednostki są testowane w wersji beta. Pod koniec testów beta można dokonać pewnych poprawek, co prowadzi do pełnej produkcji i dystrybucji.

Emisje

Telefony komórkowe często znikają lub mają znaczące zakłócenia na linii w obecności urządzeń zakłócających, takich jak komputery. Radia samochodowe często buczą, gdy jedziemy pod liniami energetycznymi. Komputery mogą całkowicie zbombardować, jeśli zostaną uderzone dużą iskrą statyczną. Te zdarzenia są spowodowane przez zakłócenia elektryczne z zewnątrz urządzenia. W związku z tym, dwa cele dla projektu robota przychodzą na myśl:

•  Powinniśmy sprawić, aby robot był odporny na zakłócenia. W ten sposób będzie więcej niezawodny.
•  Aby być dobrym elektrycznym sąsiadem, powinniśmy zaprojektować robota tak, aby go nie tworzył zakłócenia, które będą odbierane przez inne urządzenia.

Ze względów symetrycznych okazuje się, że te dwa cele są jednym i tym samym. Jeśli uda nam się zachować interferencję przed wejściem do robota, interferencja nie może również wyjść z robota. Aby osiągnąć te cele, zastosujemy dwie podstawowe metody:

•  Generacja. Postaramy się nie generować zakłóceń w robocie. Jeśli zminimalizujemy zakłócenia, które generujemy, nie będziemy musieli walczyć, aby utrzymać go w robocie.
•  Ekranowanie Postaramy się zapewnić wystarczającą osłonę wokół robota, aby temu zapobiec nasza ingerencja z wydostania się. Co więcej, te tarcze pomogą utrzymać się na zewnątrz interferencja z wejściem.

Z praktycznego punktu widzenia nie możemy być doskonali w żadnym z tych przedsięwzięć. Robot wygeneruje zakłócenia i rozprzestrzenią się poza ściany robota. Możemy użyć wielu technik, aby zminimalizować interferencje i osiągnąć nasze cele.

GENERACJA

Aby docenić, jaka jest interferencja, powinniśmy wrócić do dzieł mistrza. W 1873 roku James Clark Maxwell przedstawił podstawowe prawa fizyki w swojej publikacji "Traktat o elektryczności i magnetyzmie", w tym formuły znane jako równania Maxwella. Obecność i ruch elektronów tworzy pola elektrostatyczne i elektromagnetyczne. Te pola tworzą akcję na odległość. Magnes, napędzany siłą, w pobliżu drutu może przesuwać elektrony w drucie, tworząc prąd (tworząc generator). Prąd, poruszający się w drucie w pobliżu magnesu, może wytworzyć siłę na magnesie (tworząc silnik). W obu przypadkach pola biorą udział w dystansie. Tak więc, elektrony poruszające się wewnątrz robota mogą wpływać na inne elektrony na odległość, popularne pojęcie interferencji. Zakłócenia wychodzące z robota można mierzyć za pomocą anten znajdujących się poza robotem. Aby zilustrować ten efekt, weź radio AM i strojenie pomiędzy stacjami, gdzie słychać tylko statyczne. Zwiększ głośność i umieść radio w pobliżu komputera. Wykonaj kilka programów komputerowych do ćwiczenia komputera. Wewnętrzne działanie komputera będzie słyszalne w radiu! Jak więc zapobiec generowaniu interferencji wewnątrz robota? Przede wszystkim nie możemy całkowicie temu zapobiec. Wszystkie systemy elektryczne generują zakłócenia. Sztuczka polega na tym, aby utrzymać ją znacznie poniżej dopuszczalnych poziomów określonych przez grupy rządowe, które ją regulują. Federalna Komisja Łączności (FCC) robi to, a wiele zagranicznych rządów egzekwuje znak CE za granicą. Dostępnych jest wiele technik ograniczania ilości emisji elektrycznych generowanych przez robota.

Użyj niskich częstotliwości

Wszystkie sygnały elektryczne emitują zakłócenia, ale sygnały o niższej częstotliwości mają tendencję do emitowania mniejszej ilości. Co więcej, FCC bardziej martwi się wyższymi częstotliwościami niż niższymi. Jako przykład co można zrobić, niektóre komputery są zoptymalizowane do pracy z częstotliwościami zegara wynoszącymi 32 kHz. Jest to znacznie wolniejszy zegar niż większość komputerów. Tak długo, jak komputer jest wystarczająco szybki, aby wykonać swoją pracę, wystarczy zegar. Nie uruchamiaj komputer w robocie z zegarem, który jest znacznie szybszy niż potrzeba.

Użyj sygnałów długiego czasu reakcji

Żadne sygnały wewnątrz robota nie zmieniają się natychmiast z niskiego do wysokiego napięcia. Gdyby tak się stało, emisje będą miały nieograniczoną częstotliwość. W praktyce, sygnały wzrastają w pewnym okresie czasu; nazwijmy to T. Kiedy tak się dzieje, emisje wyśrodkowane z częstotliwością około 3 / T przeważają w widmie emisji. Zasadniczo przepisy FCC ograniczają emisję wyższych częstotliwości do niższych wartości, więc sens ma ograniczenie czasów narastania sygnałów w robocie, co można zrobić na kilka sposobów:

•  Po pierwsze, możemy używać układów scalonych, które mają wolniejszy czas narastania sygnału. Użyj chipa w technologii, która jest wystarczająco szybka dla robota, ale nie znacznie szybciej.
•  Użyj niższych częstotliwości zegara. Chociaż nie gwarantuje to dłuższych czasów wzrostu, często pomaga.
•  Rozłóż sygnały za pomocą komponentów filtrujących. Inżynierowie elektryczni często muszą zmieniaj sygnały, aby nie generowały stanów nieustalonych na płytce drukowanej. Stany nieustalone na jednym sygnale może tworzyć błędy na tym sygnale lub na innych sygnałach. Gdy transjenty są tłumione, tak samo są składowe transjentów o wysokiej częstotliwości.

Uziemienie

Upewnij się, że sygnały poruszają się po ścieżce uziemiającej, która przenosi sygnał powrotny. Wszystkie elektrony wysyłają sygnał identyczny z odpowiednimi elektronami powracającymi w płaszczyźnie podłoża pod sygnałem. Jeśli w płaszczyźnie podłoża znajdują się szczeliny, to elektrony powrotne muszą prześledzić inną drogę powrotną. W ten sposób powstaje pętla poruszających się elektronów, generująca więcej zakłóceń. Unikaj dzielenia płaszczyzn ziemi w układzie PCB.

Filtruj zasilacz

Ponieważ układ logiczny przełącza sygnały z jednego napięcia na drugie, zasilacz usiłuje dostarczyć prąd do każdego węzła logicznego. Ponieważ przenoszenie elektronów zabiera dużo czasu, sensowne jest przechowywanie elektronów w miejscach, które mogą najbardziej ich potrzebować. Kondensatory zasilające zostały zaprojektowane w celu zapewnienia tej mocy i zmniejszenia stanów przejściowych na płytce drukowanej.

Liniowe zasilacze

Jeśli projekt może znosić pewną nieefektywność, rozważ zastosowanie liniowych zasilaczy. Przełączanie zasilaczy może generować znaczną ilość zakłóceń emitowanych zarówno jako RF, jak i przez linię elektroenergetyczną.

Izoluj układy generujące szumy

Utrzymuj obwody wysokiej częstotliwości z dala od obwodów wejściowych / wyjściowych (I / O), które prowadzą na zewnątrz robota. Zakłócenia mogą przechodzić przez płytki PCB do sąsiednich obwody. Staraj się izolować obwody I / O w jak największym stopniu od wszystkich innych źródeł zakłóceń na płytce PCB.

Ciche Silniki

Uważaj na silniki ze szczotkami, które wytwarzają iskry. Niektóre silniki są cichsze niż inne. Jest dobrze, że jeśli iskierki są widoczne podczas patrzenia z krawędzi silnika, generują znaczną ilość zakłóceń. Jeśli nie ma jakościowego sposobu oceny silnika, spróbuj użyć wspomnianej uprzednio odroczonej metody radiowej. Głośny silnik sprawi, że radio będzie trzeszczało i strzelać.

Użyj wstępnie przetestowanych komponentów

Możliwe jest zakupienie wstępnie przetestowanych komponentów, takich jak zasilacze, które już są zostały przetestowane pod względem emisji. Producenci mogą dostarczać profile pokazujące emisje na różnych częstotliwościach. Agencje testowe często uwzględniają te profile. Jeśli czują, że testy zostały już uruchomione, mogą pominąć niektóre testy. Jednak z doświadczenia wydaje się, że wstępnie sprawdzone komponenty nie zawsze są zgodne z ich reputacją. Zasilacz, który został już przetestowany i certyfikowany, nie spełnia specyfikacji emisji w nowym robocie. Zawsze mądrze jest powtarzać wszystkie testy od zera.

Ekranowanie

Jak więc zachować ingerencję wewnątrz robota (i ingerencja od wejścia)? Przede wszystkim nie możemy całkowicie temu zapobiec. Wszystkie pakiety dla systemów elektrycznych pozwolą na przenikanie zakłóceń. Sztuczka polega na tym, aby utrzymać ją znacznie poniżej dopuszczalnych poziomów określonych przez grupy rządowe, które ją regulują. Istnieje wiele technik ograniczania ilości emisji elektrycznych, które wymykają się robotowi.

Ogranicz otwarcia w pakiecie

Zakłócenia mogą wyciekać z otworów w pakiecie, ale biorąc pod uwagę fakt, że fale interferencyjne mają ostateczną długość fali, istnieje sztuczka, którą możemy wykorzystać. Fale nie mogą łatwo przejść przez dziurę, która jest dla nich za mała. Na większości częstotliwości FCC dba o to, aby otwory o średnicy do 1/8 cala (3 mm) były w porządku. Jeśli na przykład otwory powietrzne mają średnicę 3 mm, mogą nadal zapewniać chłodzenie bez interferencji. Jeśli robot ma być używany w środowisku, które pozwala na jeszcze mniej zakłóceń, może być konieczne ponowne zmniejszenie otworów. Im wyższe są przepisy, tym mniejsze powinny być dziury. Obejmuje to również otwory wentylatora; otwory to dziury! Należy poczynić jedno zastrzeżenie dotyczące ograniczenia wielkości otworów w paczce. Kiedy mówimy o ograniczaniu wielkości otworów do 3 mm, mówimy o najdłuższym wymiarze otworu. Jeśli otwór ma 3 mm szerokości i 9 mm długości, nie przejdzie zbiórki. Wymiar 9 mm jest 3 razy zbyt szeroki. Najgorszymi rodzajami otworów w pakiecie są szwy. Często na opakowaniu umieszczana jest pokrywa i przykręcana. Pokrywa może mieć 30 mm na 30 mm i być przymocowana kilkoma śrubami. Niestety, szwy 30 mm wyciekają jak sita. Interferencja, która wycieka przez takie otwory, może zostać zmniejszona na kilka sposobów. Po pierwsze, możliwe jest znaczące nakładanie się metalu w szwach. Jeśli opakowanie zachodzi na pokrywę o więcej niż 1 mm, możliwe jest złagodzenie znacznej części zakłóceń, które mogą przeciekać. Aby być bezpiecznym, należy zachować duże zakładki. Alternatywą jest posiadanie sprężynującej metalowej bariery, która działa w celu uszczelnienia szwu. Firmy sprzedają taśmy z wytłaczanego miedzianego materiału sprężynowego, które można przymocować wzdłuż szwów, podobnie jak w przypadku izolacji pogodowej używanej do uszczelniania drzwi - przeciwburzowych przed zimnym wiatrem.

Użyj specjalnych łączników

Złącza i zewnętrzne przewody, które się do nich podłączą, są głównym miejscem do ucieczki przed robotem. Należy wziąć pod uwagę dwie cechy złącz:

•  Najpierw upewnij się, że złącze ma ekranowaną, uziemioną obudowę. Oznacza to, że zewnętrzna obudowa złącza jest podłączona do obudowy i jest uziemiona. Kabel podłączenie do złącza może więc mieć również ekranowane złącze i zewnętrzną metalowa osłoną.
•  Po drugie, upewnij się, że wszystkie sygnały w złączu mają filtry tłumiące w szeregu z nimi. Nie zapomnij; interferencja nie rozróżnia wejścia sygnały, sygnały wyjściowe, moc lub masa. Zakłócenia mogą wchodzić i wychodzić ze wszystkich typów styków złącza. Wielu producentów złączy oferuje wersje złącz z wbudowanymi płytkami ferrytowymi, które będą tłumić zakłócenia o wysokiej częstotliwości na każdym styku. Inną opcją jest zbudowanie filtrów na płytce PCB w pobliżu złącza.

Filtry z przewodem zasilającym

Jeśli używany jest przewód zasilający lub przewód do ładowania, należy rozważyć umieszczenie filtra ferrytowego w szeregu z okablowaniem wewnątrz robota. Zasadniczo można to zrobić za pomocą kilku pętli przewodu zasilającego za pośrednictwem toroidu ferrytowego. Roboty, które będą produkowane w większej ilości, będą musiały zostać sprawdzone pod względem emisji i certyfikowane zgodnie z normami FCC i CE. Kilka firm może pomóc w tych wysiłkach, testując robota w różnych konfiguracjach. Jednak opłaty za taki wysiłek mogą sięgać wielu tysięcy dolarów. Bez doświadczenia nierozsądnie jest próbować kontrolować taki projekt testowy. Profesjonaliści mogą zostać zatrudnieni do reprezentowania początkującego konstruktora robota podczas projektowania i podczas procesu testowania. Podczas testowania firmy testujące często przeoczają oczywiste poprawki, które mogą znacznie przyspieszyć proces testowania. Jeśli podczas procesu testowania projektanci mają profesjonalnego eksperta EMI w zespole podczas procesu testowania, technicy testów mogą zostać popchnięci do działania, a pieniądze i czas zostaną zaoszczędzone.

Problemy z jakością

Kilka lat temu japońscy producenci samochodów dokonali znacznych postępów na amerykańskim rynku motoryzacyjnym. W dużej mierze wynikało to z ich ciągłej dbałości o jakość. Każdego roku ich samochody stawały się coraz lepsze. W końcu amerykańscy producenci samochodów zaczęli również stosować japońskie procesy jakości. W ostatnich dziesięcioleciach pojawiły się różne nazwy i hasła, w tym Total Quality Management (TQM), ISO9000, ciągła poprawa jakości i tak dalej. Kilka aspektów procesów jakościowych pozostało w dużej mierze stałych w stosunku do wszystkich różnych wcieleń kontroli jakości. Najważniejsze z nich są następujące:

•  Ciągłe doskonalenie. Proces poprawy jakości robota nie powinien być jednorazowy. Okresowo projekt i proces produkcji robota powinny być ulepszane z myślą o tym, aby ostateczny robot był lepszy i bardziej niezawodny. Z biegiem czasu, jeśli wszyscy w zespole projektowym i produkcyjnym wiedzą, że celem jest ciągłe doskonalenie, wszystkie aspekty niezawodności i jakości robota będą stale się poprawiać.

• Przeglądy jakości. Raz nazwane kręgi jakościowe, proces przeglądu po prostu planuje okresowe badania jakości robota. Zespół spotyka się, recenzje wszystkie zgłoszenia problemów i sugeruje ulepszenia.
•  Wzmocnienie Mówi się, że każdy pracownik działu rozwoju i produkcji powinien być upoważniony do wstrzymania projektowania lub produkcji w razie podejrzenia o problem. Z praktycznego punktu widzenia może to oznaczać zbyt dużo mocy, aby zatrzymać linie produkcyjne. Ale faktem jest, że dopóki wszyscy nie są na piłce i czują, że mogą coś zmienić, wtedy procesy jakościowe mogą nie działać. Wzmocnienie kładzie nacisk przede wszystkim na jakość.
•  Dokumentacja procesowa Dobre systemy kontroli jakości wymagają dokumentacji procesu jakości. Dla małej grupy może to okazać się zbyt uciążliwe. Jeśli grupa projektowa i produkcyjna ma od 5 do 20 osób, należy rozważyć przyjęcie formalnej dokumentacji.

TESTOWANIE

Testowanie jest ważnym aspektem niezawodności. Słowo testowanie ma różne definicje dla każdego inżyniera. Dzieje się tak, ponieważ istnieje wiele rodzajów testów i wszystkie one są do tego przyzwyczajone osiągnąć różne cele. Wielu inżynierów testowych było w stanie zrobić karierę z systemów testowych. W tej sekcji opisano różne typy testów.

STRESS TEST

Jak już wcześniej wspominaliśmy, możliwe jest podkreślenie różnych części robota czynniki środowiskowe, takie jak temperatura, wibracje i wilgotność. Może być wiele rzeczy wyciągnięte z testów wytrzymałościowych, w tym:

•  Granice operacji W którym momencie robot przestanie działać i dlaczego? Jako przykład można podnieść i obniżyć temperaturę robota, aby dowiedzieć się, które elementy przestaną działać. Ponadto możemy dowiedzieć się, czy składniki przerwały lub po prostu tymczasowo przestały działać. Z takich testów ,projekt można zmodyfikować, aby robot był bardziej wytrzymały.
•  Sprawdzanie specyfikacji Czy robot będzie działał podczas określonego testu warunków skrajnych? Jeśli tak, to z pewnością można powiedzieć, że zrobi to ponownie. Jest to akceptowany sposób sprawdzenia, czy robot może spełnić określoną specyfikację. Specyfikacja jest często publikowana wraz z metodą testową.
•  Testowanie życia Jeśli przetestowana zostanie znaczna liczba robotów, możliwe jest opracowanie statystycznie prawidłowej prognozy dla ich życia. Przyspieszone wypiekanie (w wysokiej temperaturze) może powodować starzenie składników w szybkim tempie. Składniki do upieczenia to powoli podniósł się do temperatury podobnej do 50 ° C i pozostawiono do działania przez kilka dni. Każda awaria jest odnotowana. Jeśli wystarczająca ilość składników znajduje się w piekarniku przez wystarczająco długi czas, możliwe jest opracowanie przewidywanej awaryjności elementu. Składnikami mogą być pojedyncze komponenty lub całe roboty. Statystyki i matematyka stojąca za statystykami są trudne

TESTY WYDAJNOŚCI

Większość robotów będzie mieć określone zadania, które powinny być w stanie wykonać. Niektóre z tych zadań będą mierzone jakościowo, a niektóre będą mierzone ilościowo. Inżynierowie testowi wykonują pełny reżim testowy, a następnie wykonują go w celu ustalenia, czy robot przechodzi testy i spełnia specyfikacje. Każdy aspekt wydajności robota można zmierzyć, a ilościowe statystyki wydajności można zebrać. Niektóre testy wydajności są następujące:

•  Pełny test Cały test jest wykonywany i może potrwać kilka dni. Celem jest aby uzyskać pełny odczyt tego, jak dobrze robot wykonuje linię podstawową.
•  Test regresyjny Jest to podzbiór całego testu i może być wykonany wiele razy czasy. Test jest krótki, ponieważ musi być niedrogi do wykonania, ponieważ jest wykonywany tak często. Test jest wykonywany za każdym razem, gdy robot jest zmieniany w jakikolwiek znaczący sposób. Celem testu jest uzyskanie rozsądnej szansy na odkrycie dowolnego błędy, które zostały wprowadzone podczas zmian. Okresowo, aby uzyskać dalsze zapewnienie, zamiast tego można wykonać pełny test.
•  Testy jednostkowe Niektórzy inżynierowie oprogramowania dzielą programy na odrębne podsekcje. Każda podsekcja ma określoną funkcję, która może być indywidualnie przetestowany. Wraz z pisaniem funkcji inżynierowie oprogramowania czasami piszą a test jednostkowy dla funkcji. Po skompilowaniu oprogramowania testy jednostkowe są wykonywane, aby sprawdzić, czy nadal działają. Jeśli programiści przypadkowo zmienili sposób działania funkcji, test jednostkowy dla tej funkcji prawdopodobnie się nie powiedzie i ostrzeżenie inżynierowie problemu.
•  Używaj testów Projekty nie są ludzkie i nie mogą być zwielokrotnione przez wiele "co, jeśli". Co się stanie, jeśli robot zostanie włączony i ktoś zapomni podłączyć złącze? Co czy przyciski są naciśnięte w niewłaściwej kolejności? Co jeśli bateria zużyje się na całą drogę na dół? Co się stanie, jeśli koła się zablokują, czy silnik się wypali? Wszystkie tego rodzaju wydarzenia powinny być wypróbowane przynajmniej raz, aby obserwować wyniki. Jeśli zdarzy się coś nieoczekiwanego, wówczas należy ponownie napisać podręcznik, aby zapobiec wydarzeniu lub zmianie projektu. Niezawodność, bezpieczeństwo i zgodność to obszary, w których liczy się doświadczenie. W razie wątpliwości szukaj doświadczonej pomocy i porady. Wiele technicznie dobrych projektów nie przejdzie zbiórki, gdy te tematy są brane pod uwagę. Zaplanuj swoje podejście z dużym wyprzedzeniem.



•