軟件正在節制車輛跟設備方面繼承施展著愈來愈緊張的作用。同時，軟件毛病的偶然性威逼到軟件節制的機械與人類交互的使用中的平安操縱。例如，正在協作機器人中，機器人跟人類慎密相連，軟件毛病能夠間接招致對人類的身體損傷。
關于這些應用程序跟其他機械操縱中的計算機系統毛病能夠危及人類的應用程序，設計師須要正在根底層面上對其體系停止安全控制。智能利用已內置于微控制器跟數字信號處理器中的硬件功用可以資助加重硬件或軟件中的毛病影響。
自動化跟手工勞動繼承彼此增補普遍的產品成本跟功用窗口。雖然自動化可以無效天供給大批量，低成本的產物，但手動組裝關于出產下本錢，低產量的產物最為無效。協作機器人供給了一種混淆方式，致力于歸并每種方式的優點。
圖1：協作機器人體系供給了一種混淆方式，融會了手動出產跟自動化體系的劣勢。
協作機器人體系致力于與特定事情區內的職員間接協作。這類混淆方式將機器人的珍貴力氣跟耐力與人類的解決問題的才能相結合。與此同時，這類方式給人類工作者帶來了極大的危險。
機器人體系可能以很大的力度擺動機器臂，并以極大的力氣捉住物體。安排正在事情單位中，典范的機器人被限定正在與人類工作人員協作的同時正在明白界說的操縱窗口內挪動，但正在保護工作人員顧問體系時挪動到更年夜的限定規模內。很少有機器人體系容許正在人類存在的環境下穿過其完全的最大包絡。
圖2：工業機器人須要深度嵌入式平安機制，可能確保正在與畸形出產跟保護相關的特定區域內平安運轉。（起源：美國勞工職業平安與安康管理局）
傳統的機器人拆卸體系計劃有物理限定或圍欄事情區域，以護衛四周的人。當正在一個或多團體四周事情時，協作機器人體系簡直不計劃到事情單位中的物理護衛。相反，這些體系依賴于內置機制去確保安全操縱。正在如許的體系中，由軟件缺陷或硬件毛病惹起的體系級毛病可以簡單天容許可移動機器人臂加速進入人體或履行一些物理運動，那能夠對人類協作事情帶來間接危險。
圖3：正在工場車間，制造商正在工業機器人周圍設置物理屏蔽，以防備與四周的人類工人不測打仗。
安全策略
關于計劃職員來講，確保機器人體系的平安運轉始于確認其根底控制系統按預期運轉。專為實時控制使用而計劃的DSP跟MCU供給了多種專門用于此目標的內置平安功用。例如，ADI公司的ADSP-BF707DSP跟德州儀器的Hercules?系列MCU均集成了多種存儲器搜檢功用，包羅用于片上存儲器的毛病校驗跟校訂，用于片外的奇偶校驗位搜檢用于間接內存接見傳輸的內存跟輪回冗余校驗。
雖然這些內存功用可以正在內存操縱時代改正或至少辨認毛病，但確保處理器本身的精確操縱是更龐大的問題。處理器焦點本身中呈現的硬件毛病能夠招致不成猜測的毛病，包羅機器臂或機械手的危險運動。為了辨認焦點毛病，模擬ADSP-BF707DSP跟TIHercules系列MCU均包括集成正在處理器內核中的內置自測機制。雖然BIST正在履行使用程序代碼本身時沒法運轉，但體系計劃職員可以將完全或部門自檢運轉與使用程序代碼履行交錯-若是沒有接連監督處理器功用，則供給連續的。
利用TIHercules系列MCU例如，計劃職員可以經由過程幾個簡略的步調啟動BIST掃描：
設置時鐘域頻次
取舍要運轉的測試距離數
設置自檢運轉的超時工夫
保留寄存器形態，包羅CPU內核寄存器跟協處理器寄存器和硬件斷點跟監督面寄存器
經由過程將響應的位寫入CPU自檢控制器寄存器去啟用自檢
守候CPU重置
智能垃圾分揀機器人零件正在重置處理程序中，讀取CPU自檢形態以辨認任何毛病
檢索CPU形態
圖4：工程師可以輕松實現完全或部門BIST掃描，正在應用程序履行之間交錯。關于TIHercules系列MCU，工程師可以實現代碼以快捷履行各類外務處置懲罰步調，最初經由過程此處所示的自檢控制器寄存器中的座位停止自檢。
攔阻軟件毛病
與大多數當先的應用程序一樣，協作機器人體系依賴軟件去實現其功用的次要部門，特殊是關于高度差異化的才能。正在操縱時代，任何數目的軟件毛病（包羅毛病設置的指針變量，倉庫溢出或逃走測試籠罩的代碼毛?。┙阅軌驅е孪到y掛起或以其他方法離散到非預期的操縱中。為了防備這類類型的體系行動，計劃職員可以正在軟件本身中實現運轉時搜檢。
利用看門狗定時器供給了一種特殊無效的機制去捕捉掛起處理器的毛病。正在這類傳統方式中，軟件以比看門狗定時器的超時設置短的周期重置看門狗定時器。若是看門狗定時器的確超時，則意味著從未產生預期的定時器復位-默示使用程序代碼掛起且體系處于某種沒有肯定形態。面向平安的處理器，如ADI公司的ADSP-BF707DSP跟德州儀器的Hercules系列MCU，集成了看門狗定時器功用。另一方面，利用自力的內部看門狗定時器可進一步降低毛病環境影響內置看門狗的可能性。
德州儀器的TPS3823-33監控IC等器件供給DSP跟基于MCU的體系，存在電路初始化跟時序監控和電源電壓監控功用。該器件集成了一個看門狗定時器，必需經由過程WDI輸入的正或背轉換周期性觸發，以制止收回復位旌旗燈號。當監控體系未能正在超時距離ttout內從頭觸發看門狗電路時，RESET正在時間段td內變成無效，招致處理器進入其硬件復位周期。便像筆記本電腦用戶正在他們的體系掛起時輪回一樣，這類方式能夠是從深層軟件毛病中規復的獨一無效方式。
圖5：除其他監控功用中，德州儀器TPS3823-33IC借供給硬件看門狗定時器，可進一步防備能夠呈現的毛病片上看門狗定時器。
體系級平安
除初級機制中，經驗豐富的計劃職員借利用各類方式確?；谔幚砥鞯目刂葡到y繼承發生預期輸出。更高等其它“平安”架構依賴于冗余履行要害功用的計劃，經由過程正在統一數據上自力履行不異功用的多個并行門路發生該當不異的成果。正在要害使命使用中，例如依賴于來自發動機跟節制概況的正確傳感器讀數的航空電子設備，硬件計劃職員可以構建多個自力的傳感器門路，以便即便正在航行操縱時代一個傳感器產生毛病也能繼承運轉。
轉換到機器人挪動算法的軟件級別，例如，軟件工程師能夠利用兩種分歧的算法或不異算法的分歧實現去資助驗證連續的體系功用。正在這里，工程師將創立設置為與原始數據工具不異的值的分歧工具，以利用分歧的代碼形式計較不異的算法。監視代碼將比力成果并正在沒有同時天生異常。例如，關于原始函數：
函數事情（VariableA，VariableB）：
if（VariableAVariableB）：
//履行必須的函數
//基于VariableA跟VariableB
...
前往成果
工程師會創立一個替換實現，利用設置為不異值的分歧變量工具去計較某些成果：
//將新工具實例設置為原始變量中的值
functionworkNew（VariableA，VariableB）：
VariableNewA=deepcopy
VariableNewB=deepcopy
分揀機器人直營if（VariableAVariableB）：
if（VariableNewA=VariableNewB）：
//天生異常-能夠的內存毛病
codeelse：
//履行必須的函數
//利用新變量跟
//備用編碼形式
...
前往ResultNew
//supervisor
X=work
XNew=workNew
if：
//天生故障異常
//不然繼承利用X
專門的多核MCU正在觀點上利用不異的方式去確保底層處理器本身畸形運轉。這里，統一處理器內核的多個正本以鎖步方法履行不異的軟件-同時或以小的時鐘偏移履行。以鎖步方法運轉的這些內核的輸出的任何差別皆評釋MCU存在初級毛病-能夠是因為某種硬毛病招致的瞬態毛病，例如因為某些外部功用毛病招致的輻射或硬毛病。
ARM供給雙核鎖步冗余焦點設置，容許MCU制造商為平安使用實行鎖步焦點。德州儀器已正在其Hercules系列MCU中實現此功用。正在這里，一對ARM?Cortex?-R5F內核以鎖步方法運轉-履行距離兩個時鐘周期-以削減alpha粒子的硬毛病招致內核履行完全相同成果的可能性不異的代碼同時。留神：Alpha粒子是IC封裝不可避免的反作用，由于它正在低衰減率下含有低水平的放射性物質，而且能夠招致硬毛病。
正在TMS570LS0714中，一個特別的單位，CPU比力模塊，比力兩個焦點的輸出旌旗燈號。關于程序員來講，這個進程是通明的。沒有須要特別編碼，鎖定焦點之間的比力會自動停止。
圖6：集成正在Hercules系列MCU中的CPU比力模塊監督MCU雙核心的輸出，以兩個周期的耽誤同步運轉。此耽誤有助于防備瞬態毛病影響兩個內核并經由過程已檢測到的環境。
雖然這些硬件功用有助于確?；芜\轉，但構建功用平安應用程序對軟件開發跟認證提出了嚴厲的要求。TI的SafeTI計劃包撐持各類范疇的功用平安使用開辟，包羅工業機器，工業進程，醫療，汽車，鐵路跟航空。除SafeTI軟件庫供給的功用中，計劃包借撐持與合乎ISO26262，IEC61508跟IEC60730等平安尺度相關的要求。
論斷
協作機器人技巧為人類履歷與機械精度相結合供給了緊張機緣。正在人類的近距離事情中，協作機器人體系正在確保安全操縱方面提出了龐大應戰。專門計劃用于撐持功用平安使用的公用DSP跟MCU供給集成功用，可資助辨認毛病并加重其正在應用程序級別的影響。利用這些設備，計劃職員可以為協作機器人體系樹立平安根底。
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