如何检测机器人上的直流电动机是否开始出现故障？

我应该寻找什么特征，哪些是可靠的预警信号，表明机器人上的直流电动机（例如用于驱动器的直流电动机）出现故障？我正在寻找一个涉及传感器而不是人工检查的答案，因此可以构造电路以在发生潜在故障之前发出警告。

我有一些想法，例如增加电流消耗或降低转速/电压，但是我想防止由于合理的磨损或机器人在艰难的地形上挣扎而引起的错误警告。

显然，这样的系统永远不会万无一失，但是我有什么需要注意的地方吗？

从控制系统的角度来看，有两点要寻找。第一个是所施加扭矩的均方根，第二个是运动中的跟随误差。

均方根（RMS）扭矩

随着电动机随着时间的推移而退化，它们需要更多的转矩才能施加相同的加速度，因此，如果您已为新的低损耗电动机调整了PID回路，则随着其老化，损耗会增加，电动机将失调。 。在某些时候，电动机将磨损到足以使您无法调整PID参数以提供所需性能的程度。在此之前，尽管您可能已经开始使运动控制器中的转矩极限跳闸（例如，可能不允许100％的转矩超过给定的ms数）。

然而，仅看扭矩的问题是可能难以跟踪。查看最大值不会告诉您任何信息，因为在许多情况下，短期内可能会导致100％转矩，特别是对于主动调整的PID控制器而言。

由于监视不断变化，因此设置监视很容易太宽容（导致误报）或太严格（导致误报）。这就是为什么您可能希望获得更接近于您可以长期监控并查看趋势的转矩有效值的原因。

在温度受控的环境中，电动机温度（如user65所建议）是很长一段时间内RMS功率使用的很好的近似值。如果不控制环境温度，这将变得更加困难，因为不同的绝对温度可能需要不同的阈值，以使温度高于环境触发条件，以使电动机磨损。

跟随错误

寻找电动机故障的另一种工具是移动中的最大跟随误差。这是在移动过程中电机应该位于的位置与实际位置之间的最大差值。它是整个动作的一个单一值，许多运动控制器都在跟踪这些值以供自己使用。实际上，许多都对最大跟随误差有软限制，如果超过它们，则会出现错误。

同样，跳出最大跟随误差仅表示您仅需要重新调整PID回路，但是重新调整PID的频率以及实现所需性能的困难可能是确定何时调整的有价值的工具。电机的寿命即将结束。

温度是一个非常简单的数字，可以很好地综合所有其他因素，因为弱化的电动机将更难驱动。

通常，将要发生故障的电动机将比其余电动机明显更热。