【正文】 提高硬件的可靠性。但是要想得到理想的可靠度是不夠的，這要求利用軟件來進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，其措施有： ①增加系統(tǒng)信息管理的軟件，與硬件配合，對信息進(jìn)行保護(hù)。 ? 這包括防止信息被破壞 ,在出現(xiàn)故障時保護(hù)信息，在故障排除后，恢復(fù)信息等；②利用軟件冗余，防止信息的輸入／輸出過程及傳送過程中出錯。如對關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用重復(fù)校驗(yàn)方式， 對信息采用重復(fù)傳送并進(jìn)行校驗(yàn)等；③編制診斷程序，及時發(fā)現(xiàn)故障，找出故障的部位，以便縮短修理時間；④用軟件進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)度，這包括在發(fā)生故障時，進(jìn)行現(xiàn)場保護(hù) ,迅速將故障裝置切換成備用裝置；在過負(fù)荷或環(huán)境條件變化時，采取應(yīng)急措 施；在排除故障后，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常并投入運(yùn)行等 。 （ 2）提高軟件的可靠性。 盡管采用軟件可提高系統(tǒng)可靠性， 但值得指出的是， 由于種種原因，軟件本身也會發(fā)生故障。為了減少出錯，提高軟件的可靠性，使用戶滿意，應(yīng)該采取以下措施：程序分段和層次結(jié)構(gòu)； 在進(jìn)行程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，將程序分成若干具有獨(dú)立功能的子程序塊，各程序塊可單獨(dú)也可和其 他程序一起使用，各程序塊之間通過一個固定的通信區(qū)和一些指定的單元進(jìn)行通信。每個程序塊能進(jìn)行調(diào)整和修改而不影確其他程序塊。這些各自獨(dú)立的程序塊在連接時， 盡量減少程序之間的依賴關(guān)系，按層次進(jìn)行排列，而各程序塊具有獨(dú)立功能， 因此結(jié)構(gòu)簡單，易于修改和擴(kuò)充、故障少。提高可測試性設(shè)計(jì)：軟件故障具有和硬件故障不同的特點(diǎn)， 軟件故障往往是在設(shè)計(jì)階段，由于人為錯誤，或者在運(yùn)行初期輸入程序時的操作錯誤而引起，很少發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過長期運(yùn)行之后這種存在于程序內(nèi)的錯誤，必須通過反復(fù)測試才能發(fā)現(xiàn)，因此為了使軟件便于測試，應(yīng)進(jìn)行提高可測試性的設(shè)計(jì)，通常有三種方法：第一種方法是明確軟件規(guī)格，使測試易于進(jìn)行；第二種方法是把測試手段的設(shè)計(jì)作為軟件開發(fā)的一部分來進(jìn)行；第三種方法是把程序結(jié)構(gòu)本身組成便于測試的形式。對軟件進(jìn)行測試：要求軟件完全滿足用戶的要求，十全十美幾乎是不可能的。要軟件完全可靠、沒有故障，必須對軟件進(jìn)行多次測試，每測試一次，修改一次，逐步達(dá)到完善。 ? 測試的基本方法是給軟件一個典型的輸入，觀測輸出是否符合要求，如發(fā)現(xiàn)結(jié)果有錯，應(yīng)設(shè)法將可能產(chǎn)生錯誤的區(qū)域逐步縮小，經(jīng)修改后 ,再次調(diào)試，直到消除所有錯誤為止。 ? 測試按照下述步驟進(jìn)行：①單元測試，即對每個程序塊單獨(dú)地進(jìn)行測試，通過對各程序塊的測試，找出程序設(shè)計(jì)中的錯誤，測試可利用事先準(zhǔn)備好的經(jīng)過某種算法產(chǎn)生的測試碼來進(jìn)行；②局部或系統(tǒng)測試，即對由若干程序塊組成的局部程序或系統(tǒng)程序進(jìn)行測試，以發(fā)現(xiàn)各程序塊之間連接的正確性；③系統(tǒng)功能調(diào)試，測試該軟件能實(shí)現(xiàn)的功能；④現(xiàn)場安裝、綜合驗(yàn)收。 ? 軟件，特別是應(yīng)用軟件，其可靠性除了取決于設(shè)計(jì)而使其具有固有的特性外，還取決于使用條件。必須根據(jù)現(xiàn)場條件，在實(shí)際系統(tǒng)中，按設(shè)計(jì)、使用雙方共同擬定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收調(diào)試，直到滿足用戶要求達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為止。 ? 通過以上步驟，經(jīng)過調(diào)試后的軟件，應(yīng)該說，發(fā)生軟件故障的可能性已減至最小限度。 二 、 安全性設(shè)計(jì) 隨著生產(chǎn)機(jī)械、搬運(yùn)機(jī)械、裝配機(jī)械等的機(jī)電一體化的發(fā)展、自動化程度的提高，安全性設(shè)計(jì)越來越重要。從工業(yè)安全角度來看，要減少生產(chǎn)事故的發(fā)生，在很大程度上寄希望于發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)。 本節(jié)以工業(yè)機(jī)器人為例討論安全性設(shè)計(jì)問題。 1. 工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)生事故的原因 自動化程度的提高使人們淡化了安全觀念 ， 這是產(chǎn)生事故的主要原因之一 。 工業(yè)機(jī)器人是自動線的一個重要組成部分 ， 設(shè)計(jì)人員往往不太注意機(jī)器人本身的安全措施 。 又由于機(jī)器人作為自動化的手段 ， 又容易忽視人 機(jī)的配合 。 故： ① 對機(jī)器人的可靠性還較低的認(rèn)識不足； ② 雖是自動機(jī)械 ， 但實(shí)際上與人有密切聯(lián)系 ， 盡管人的不安全動作直接與事故有聯(lián)系 ， 但在設(shè)計(jì)和使用上還沒充分認(rèn)識到這一點(diǎn)； ③ 機(jī)器人的手臂是在三維空間運(yùn)動的 ， 沒有在整體上充分考慮安全保護(hù)措施 。 因此 ， 在維修或調(diào)整時 ， 自動化機(jī)械突然起動而造成事故的情況 ， 以及在機(jī)器人或自動機(jī)械的危險作業(yè)區(qū) 、 幾臺自動機(jī)械的接口處 、 甚至由于鉤切屑等小事而造成事故的情況較多 。 發(fā)生機(jī)器人事故的情況 (如被機(jī)器人搬運(yùn)的工件碰傷、或被機(jī)械手碰傷、夾住等）多數(shù)是在某種誤動作時發(fā)生的。誤動作的原因主要是機(jī)器人的可靠性低引起的，如控制電路不正常、伺服閥故障、內(nèi)外檢測傳感器不正常、與其他機(jī)械的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)和接口故障，以及人的操作失誤等。使用機(jī)器人或自動機(jī)械時，人不可避免地要進(jìn)入危險作業(yè)區(qū)，例如進(jìn)行示教操作或調(diào)整時，人要接近機(jī)器人或自動機(jī)械去對準(zhǔn)位置，這時當(dāng)然不能預(yù)先切斷電源，如果由于噪聲干擾或伺服閥門的灰塵引起誤動作，就會被機(jī)器人手臂碰傷。有時在檢查示教動作能否正確再現(xiàn)時，也需要操作人員進(jìn)入危險區(qū)。 ? 2. 工業(yè)機(jī)器人的安全措施 安全措施之一是故障自動保護(hù)化：一是必須具有通過伺服系統(tǒng)對機(jī)器人的誤動作進(jìn)行監(jiān)視的功能，一有異常動作應(yīng)自動切斷電源；二是必須具有當(dāng)人誤入危險區(qū)時，能立即測知并自動停機(jī)的故障自動檢測系統(tǒng)。具體講其安全措施大致有： ? （ 1）設(shè)置安全柵。具備聯(lián)鎖功能，即拔出門上的安全插銷時，機(jī)器人就自動停止動作。 ? （ 2)安裝警示燈。在自動運(yùn)轉(zhuǎn)中開啟指示燈，提醒操作人員不要進(jìn)入因等待條件而停止著的機(jī)器人的工作區(qū)。 ? （ 3)安裝監(jiān)視器。采用光電式、靜電電容式傳感器或安全網(wǎng)等，設(shè)置監(jiān)視人的不安全動作的系統(tǒng)。 ? （ 4)安裝防越程裝置。即使機(jī)器人可以回轉(zhuǎn) 270176。 ，一般也應(yīng)限制其使用范圍。為防止超越使用范圍，必須安裝限位開關(guān)和機(jī)械式止動器。 ? （ 5)安裝緊急停止裝置。由微機(jī)控制的機(jī)電一體化設(shè)備，一般采用軟件方式進(jìn)行減速停止定位，但從控制裝置容易發(fā)生故障的現(xiàn)狀來看，在安全上仍然存在很大問題。因此，緊急停止功能是很重要的。通常對緊急停止裝置的要求是：①應(yīng)能盡快地停止； ② 電路應(yīng)是獨(dú)立的，以確保高可靠性；③ 除 控 制 臺 以 外， 在作業(yè)位置上也要安裝緊急停止按鈕；④ 緊急停止后不能自動恢復(fù)工作。 ? （ 6） 低速示教。為了確保安全，應(yīng)設(shè)置較低的示教速度，即使示教中產(chǎn)生誤動作，也不致造成重大事故。 ? 隨著機(jī)器人的構(gòu)造與功能的進(jìn)步，機(jī)器人的自由度增加了，運(yùn)動范圍擴(kuò)大了，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，人機(jī)的安全問題就更加突出。 ? 如上所述，在工業(yè)機(jī)器人等機(jī)電一體化設(shè)備中，雖然安裝了各種安全裝置，但為了提高工作效率，這類設(shè)備有高速化、大型化的趨勢。此外，由于有與操作者混在一起使用的情況，一旦 發(fā) 生 事故，就是重大事故。因此，有必要進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)研究，采取可靠性更高的安全措施。 ? 最后，從最近的發(fā)展趨勢來看，機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)備的自動化還存在如下問題：①由于機(jī)械設(shè)備的高度自動化和大型化，以及控制的軟件化，不可能從外觀上了解自動化機(jī)械的動作，操作者處理異常情況比較困難；②由于許多自動化機(jī)械與非自動化機(jī)械的混合使用，因而事故較多，難以制定對策，以確保安全；③異常情況的處理是由人來完成的，而自動化設(shè)備并未充分考慮人的存在，在排除故障過程中容易發(fā)生安全事故。 ? 有些問題雖然可以通過機(jī)電一體化技術(shù)得到解決，但是 ,如果稍有疏漏，機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)備就有沿襲老式自動機(jī) 械 的 缺點(diǎn)的危險，這是值得注意的問題。 作業(yè) ? P286 ? 2， 6， 1