Faida:
- Uwezo wa kutofautisha katika hatua gani za utiririshaji wa mitambo (muundo, nambari, uchambuzi) AI inaongeza thamani na ni maamuzi gani yanapaswa kubaki na mhandisi.
- Uwezo wa kutumia kanuni za usalama wa utendaji kazi (SIL/PL), uthibitishaji wa awali katika maunzi na majaribio kwa kuiga.
- Uwezo wa kutambua hatari ya matokeo ya AI kuharibu mfumo wa kimwili na nidhamu ya uthibitishaji ambayo inapunguza hatari hii.
Mechatronics inasimama kwenye makutano ya mechanics, umeme, udhibiti na programu. Siku yako kama mhandisi; Inajumuisha kuandika msimbo wa kuendesha gari wa servo motor, kuchuja kelele ya sensor, kurekebisha kidhibiti cha PID, kuanzisha mantiki ya PLC, na kuthibitisha kwamba yote haya hufanya kazi kwa usalama katika ulimwengu wa kimwili. AI inaweza kuwa kiongeza kasi katika kila moja ya kazi hizi: kutengeneza rasimu ya msimbo, kukusaidia kutatua mlinganyo, kutoa mchoro kutoka kwa seti ya data, kukuongoza kutatua hitilafu. Lakini kuna tofauti moja muhimu katika mechatronics: kile unachozalisha hakibaki kwenye skrini, inageuka motor, kufungua valve, kusonga lever katika ulimwengu wa kimwili. Kwa hivyo sheria za kutumia AI hapa ni kali kuliko katika programu safi. Katika kitengo hiki tunabainisha jinsi ya kupachika AI kwa usalama kwenye utiririshaji wa mitambo na ni maamuzi gani hayapaswi kamwe kumwacha mhandisi.
AI Inaongeza Wapi Thamani katika Mechatronics na Haifanyi Wapi?
Kufafanua wazi jukumu la AI katika mechatronics ni hatua ya kwanza kuelekea ufanisi na usalama. Jedwali hapa chini linaonyesha nafasi ya AI katika mradi wa kawaida wa mechatronics.
Jukwaa
Jukumu la AI
Uamuzi ulimwachia mtu
dhana/design
Kuzalisha mbadala, kuanzisha milinganyo, muhtasari wa fasihi
Uchaguzi wa usanifu, lengo la usalama
kanuni ya kuandika
Rasimu ya msimbo wa kuendesha gari/kusoma, mifupa
Kujiandikisha usahihi, muda, kupima
Uchambuzi
Muhtasari wa data, muundo, pendekezo lisilo la kawaida
Tafsiri ya kimwili, kizingiti cha uamuzi
uthibitishaji
Pendekezo la hali ya jaribio, orodha hakiki
Idhini ya uendeshaji wa shamba
Nyaraka
Rasimu ya ripoti, mstari wa maoni
Usahihi wa kiufundi, saini
Mchoro hapa ni mmoja: AI inatoa kasi, mhandisi anahakikisha usahihi na usalama. AI inaweza kuandika nambari ya kuendesha gari kwa sekunde 30; lakini ni mhandisi ndiye anayeamua ikiwa msimbo huo utachoma dereva kwa sababu ya masafa ya PWM yasiyo sahihi au mwelekeo usio sahihi.
Kidokezo: Fikiria AI kama "mwanafunzi mkuu ambaye hajaona uwanja." Mawazo yake ni ya haraka na mara nyingi ni mazuri; Lakini kabla ya kugusa ubao, unajaribu kila pato.
Hatari ya Kimwili: Tofauti na Programu
Katika programu ya wavuti, msimbo mbovu huvunja ukurasa; huburudisha mtumiaji, inaendelea. Katika mechatronics, msimbo mbovu hugonga kiendeshaji dhidi ya swichi ya kikomo, huvunja kisanduku cha gia, kurusha mkono wa roboti kuelekea opereta. Hatari ni thabiti:
- Overcurrent/voltage: PWM isiyo sahihi au kikomo kinachokosekana kitachoma kiendeshi na injini.
- Kukimbia: Ishara isiyo sahihi au maoni yaliyopotoka husababisha kuongeza kasi isiyodhibitiwa.
- Ukiukaji wa muda: Ikiwa kitanzi cha wakati halisi kimechelewa, kidhibiti kinakuwa kisicho thabiti.
- Njia ya usalama: AI inaweza kupendekeza bila kujua msimbo unaopita mantiki ya mwingiliano.
Hakuna hata moja ya hatari hizi zinazoondolewa kabisa kwa "kusoma kanuni mara moja". Ndiyo sababu uthibitishaji katika mechatronics sio hatua moja, lakini mchakato wa tabaka.
Mfumo wa Uthibitishaji Wenye Tabaka
Pitisha pato la AI kupitia tabaka zifuatazo kabla ya kuipokea kwenye mfumo wa mwili. Kila safu iko ili kunasa kile ambacho kilichopita kilikosa.
1. Mapitio ya tuli: Soma kanuni/mantiki mstari kwa mstari; sajili, kitengo, udhibiti wa ishara.2. Upimaji wa kitengo/mantiki: Utendakazi wa majaribio kwa kutengwa (k.m. hesabu ya kinematic yenye thamani inayojulikana).3. Uigaji (kabla ya HIL): Endesha kwa mfano; Angalia mwitikio wa hatua, uthabiti, ukiukaji wa kikomo.4. Majaribio machache ya maunzi: Ya sasa/kasi ni chache, inafikiwa na E-stop, uanzishaji wa nishati kidogo.5. Uanzishaji wa taratibu: Ongeza mzigo na kasi hatua kwa hatua; kupima na kulinganisha katika kila hatua.
Kwa mfano, kwa udhibiti wa nafasi ya servo: kwanza unathibitisha hesabu kwa pembe inayojulikana kwa mkono (safu 2), kisha unaiga mfano wa motor katika Python na kuona overshoot (safu ya 3), kisha urekebishe motor kwenye meza na jaribu harakati ndogo na kikomo cha chini cha sasa (safu 4), mwishowe unaunganisha mzigo na kuharakisha safu 5 (safu 5). AI inaweza kusaidia kwa kila moja ya hatua hizi; lakini mhandisi anabonyeza kitufe cha "run".
Usalama wa Kiutendaji: SIL na PL kwa Ufupi
Unahitaji kujua dhana mbili za kawaida katika mifumo muhimu ya usalama. SIL (Kiwango cha Uadilifu wa Usalama, 1-4) chini ya IEC 61508 / IEC 62061 na PL (Kiwango cha Utendaji, a-e) chini ya ISO 13849 katika usalama wa mashine hukadiria jinsi utendaji wa usalama unapaswa kutegemewa.
dhana
mizani
inasema nini
FUTA
1 (chini) - 4 (juu)
Lengo la uwezekano wa kushindwa kwa njia hatari wa chaguo za kukokotoa za usalama
P.L.
a (chini) - e (juu)
Kiwango cha utendaji kinachohitajika cha kazi ya usalama wa mashine
Jambo kuu ni kwamba ikiwa kazi ya usalama (k.m. kusimamisha injini na E-stop) hubeba lengo maalum la SIL/PL, muundo, uthibitishaji na uwekaji kumbukumbu wa kazi hiyo unafanywa kulingana na mahitaji ya kiwango. AI haiwezi kukufanyia tathmini hii na haiwezi kuwajibika. AI inaweza kufanya muhtasari wa vipengee husika au kutoa rasimu ya orodha; lakini tamko la kufuata ni jukumu la mhandisi na shirika.
Tahadhari: Thibitisha kila mara nambari ya dutu, thamani ya kiwango cha juu au fomula ambayo AI inatoa kuhusu viwango vyake vya usalama kutoka kwa maandishi rasmi ya kawaida. AI inaweza kuhalalisha vitu vya kawaida; Kuweka msingi wa uamuzi muhimu wa usalama kwenye pato la AI ambalo halijathibitishwa haikubaliki.
Uhamasishaji dhaifu / Uhamasishaji Wenye Nguvu
Katika mechatronics, ubora wa haraka huathiri moja kwa moja usalama wa pato. Ombi lisilo na muktadha hutoa msimbo wa jumla ambao haujui maunzi yako.
DHAIFU:"Niandikie msimbo wa kudhibiti injini."(Tokeo: ubao gani? Dereva gani? Voltage gani? Haijulikani; msimbo pofu.)STRONG:"Kwenye STM32F103 (maktaba ya HAL), andika msimbo ili kudhibiti kiendesha gari cha stepper DRV8825. NEMA17 motor, hatua 200/rev, 1/16 microstep.STEP bandika PA0, DIREP PIN kwa PA0, DIREP PIN PA0 ya hatua 3000/sek. Usiwe wa kuzuia (usitumie kuchelewesha), toa hatua kwa kukatiza kwa TIM2.
Agizo lenye nguvu; Inatoa kadi, dereva, pini, mipaka na kizuizi cha usanifu (isiyo ya kuzuia). Hii hupunguza nafasi ambayo AI ina "kukisia" na matokeo yanaweza kuthibitishwa.
Kesi Ndogo
Deniz, mhandisi wa R&D, ana AI \ kuandika msimbo wa kudhibiti kasi kwa conveyor mpya. AI hutengeneza msimbo unaoonekana kuwa safi na kuharakisha injini moja kwa moja hadi kasi kamili kwenye kitanzi kikuu. Badala ya kupakia msimbo kama ulivyo, Deniz anatumia uthibitishaji wa tabaka: kwanza inasoma msimbo na taarifa kwamba hakuna njia panda; Ikiwa motor ghafla huharakisha kasi kamili, kutakuwa na mshtuko wa mitambo na kuongezeka kwa sasa. "Ongeza wasifu wa kasi ya S-curve na uweke kiwango cha juu zaidi cha sasa hadi 4A," inatoa maoni kwa AI. Halafu, inakagua wasifu wa sasa na simulation rahisi katika Python, kisha inaendesha gari bila mzigo na kikomo cha sasa. Katika jaribio la kwanza, anagundua kuwa mwelekeo wa encoder umeunganishwa kinyume chake; Upimaji mdogo wa maunzi, sio uigaji, unanasa hii. Matokeo: AI imerejesha mchoro wa haraka, lakini tabaka tatu tofauti za uthibitishaji zilitatua masuala matatu tofauti na maunzi hayakuharibiwa hata kidogo.
Makosa ya Kawaida
- Inapakia pato la AI moja kwa moja kwenye maunzi bila kuiga au majaribio machache.
- Kuomba msimbo wa jumla bila kutoa muktadha wa kadi, dereva, pini na kikomo.
- Kukubali vipengee/viwango vya kawaida vya usalama bila kuthibitisha kutoka kwenye kumbukumbu ya AI.
- Kuahirisha vituo vya kielektroniki na kufunga kama "Nitaziongeza baadaye" na kufanya jaribio la kwanza bila usalama.
- Kuzingatia nambari inayotokana na AI kama imethibitishwa kwa sababu "inaonekana kufanya kazi."
- Kusahau kuweka vikwazo vya kimwili kama vile kuongeza kasi, kikomo cha sasa/kasi kwenye kidokezo.
Kwa muhtasari
- AI inaongeza kasi katika mechatronics; Usahihi, usalama na idhini ya uwasilishaji inabaki kwa mhandisi.
- Hatari ya kimwili (ya kupita kiasi, mwelekeo wa kinyume, ukiukaji wa wakati) ni tofauti na thabiti kuliko kushindwa kwa programu.
- Uthibitishaji wa tabaka (tuli → kiasi → uigaji → maunzi finyu → kupelekwa taratibu) ni lazima.
- Tathmini na uwekaji kumbukumbu wa malengo ya kiutendaji ya usalama kama vile SIL/PL ni jukumu la binadamu.
- Agizo lenye nguvu; Ina ubao, kiendeshi, pini, vikomo, na kizuizi cha usanifu kama muktadha.
- Taarifa za kiwango cha usalama daima huthibitishwa kutoka kwa chanzo rasmi; Kumbukumbu ya AI haiwezi kuaminiwa.
Jukumu la maombi
Kwa kijenzi halisi cha mekatroni ulicho nacho (k.m. kiendeshi cha stepper +), jaza kiolezo cha "mwongozo mkali" hapo juu: andika ubao, kiendeshi, pini, voltage, sasa na vikomo vya kasi. Ruhusu AI itengeneze nambari ya kuthibitisha isiyozuia na muktadha huu. Kisha pitisha pato kupitia safu tatu za kwanza za mfumo wa uthibitishaji wa tabaka: (1) soma mstari wa msimbo kwa mstari na upate angalau hatari mbili zinazowezekana, (2) thibitisha mwenyewe thamani iliyohesabiwa (k.m. kipindi cha hatua kwa kasi fulani), (3) fanya uigaji rahisi au kukimbia kavu ikiwezekana. Kumbuka ni safu gani inachukua shida gani.