Robotic manipulators are critical in many applications but are known to degrade over time. This degradation is influenced by the nature of the tasks performed by the robot. Tasks with higher severity, such as handling heavy payloads, can accelerate the degradation process. One way this degradation is reflected is in the position accuracy of the robot's end-effector. In this paper, we present a prognostic modeling framework that predicts a robotic manipulator's Remaining Useful Life (RUL) while accounting for the effects of task severity. Our framework represents the robot's position accuracy as a Brownian motion process with a random drift parameter that is influenced by task severity. The dynamic nature of task severity is modeled using a continuous-time Markov chain (CTMC). To evaluate RUL, we discuss two approaches -- (1) a novel closed-form expression for Remaining Lifetime Distribution (RLD), and (2) Monte Carlo simulations, commonly used in prognostics literature. Theoretical results establish the equivalence between these RUL computation approaches. We validate our framework through experiments using two distinct physics-based simulators for planar and spatial robot fleets. Our findings show that robots in both fleets experience shorter RUL when handling a higher proportion of high-severity tasks.


翻译:机器人操作臂在许多应用中至关重要,但已知会随时间发生性能退化。这种退化受机器人执行任务性质的影响。具有较高严重程度的任务,例如处理重负载,会加速退化过程。这种退化的一个体现方式是机器人末端执行器的位置精度。本文提出一种预后建模框架,用于预测机器人操作臂的剩余使用寿命,同时考虑任务严重程度的影响。我们的框架将机器人的位置精度表示为一个布朗运动过程,其随机漂移参数受任务严重程度影响。任务严重程度的动态特性使用连续时间马尔可夫链进行建模。为评估剩余使用寿命,我们讨论了两种方法——(1) 一种新颖的剩余寿命分布闭式表达式,以及(2) 预后文献中常用的蒙特卡洛模拟。理论结果确立了这两种剩余使用寿命计算方法的等价性。我们通过使用两种不同的基于物理的模拟器(针对平面和空间机器人编队)进行实验来验证我们的框架。我们的研究结果表明,当处理更高比例的高严重程度任务时,两个编队中的机器人都经历了更短的剩余使用寿命。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器人(英语:Robot)包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗,机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议,有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中,机器人指能自动运行任务的人造机器设备,用以取代或协助人类工作,一般会是机电设备,由计算机程序或是电子电路控制。

知识荟萃

精品入门和进阶教程、论文和代码整理等

更多

查看相关VIP内容、论文、资讯等
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
23+阅读 · 2021年12月19日
Arxiv
35+阅读 · 2021年1月27日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
23+阅读 · 2021年12月19日
Arxiv
35+阅读 · 2021年1月27日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员