16、自适应机器人的故障与适应策略建模方法

自适应机器人的故障与适应策略建模方法

1. 引言

随着机器人在现实世界中的广泛应用，如机器人手术、交通控制与安全、汽车系统、关键基础设施控制（如电力传输系统、水资源和通信系统）、军事系统、航空电子设备等，它们对可靠性和可预测性的要求比通用计算系统更高。与通用计算系统严格固定的运行环境不同，机器人运行的物理世界充满了不确定性和不可控因素，并非完全可预测。

以家庭服务机器人为例，它能代替人类完成家务，但由于其运行的家庭物理空间不可完全预测，所以它并不总是能正常工作。因此，迫切需要一种方法来克服物理世界的不可预测性。

为了解决这个问题，我们可以从自适应技术中寻找解决方案。自适应软件能够根据自身状态和环境进行推理，并在运行时自动、动态地进行自我调整。本文将介绍一种用于开发自适应机器人的故障与适应策略建模方法。

2. 相关工作

1997 年，DARPA 委员会机构公告（BAA）将自适应软件定义为：“自适应软件会评估自身行为，当评估表明软件未达到预期目标，或者有更好的功能或性能时，会改变其行为。”

我们需要自适应设备的主要原因是处理软件系统复杂性以实现目标的成本不断增加。传统上，处理复杂性和实现质量目标的研究主要集中在基于内部质量属性的软件验证和确认（V&V）上。但近年来，对在运行时处理这些问题的需求日益增加。

自适应设备旨在根据软件系统自身和上下文的变化调整各种工件或属性。研究人员提出了多种将适应机制融入软件系统的解决方案：
- Rainbow ：Garlan 提出的基于架构的适应框架，由适应基础设施和特定于系统的适应知识组成，可实现监控、检测、决策和