[发明专利]一种采用蒙特卡洛方法确定机械臂关节行程的方法

权利要求书

1.一种采用蒙特卡洛方法确定机械臂关节行程的方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1、确定机械臂的位姿约束，位姿约束包含机械臂末端位置的活动范围和指向范围；

步骤2、根据包含机械臂各相邻关节旋转轴之间夹角的机械臂构型参数，构建机械臂逆运动方程；

步骤3、包含不同关节角信息的机械臂的某个状态作为一个蒙特卡洛样本点，根据机械臂的位姿约束以及逆运动方程，计算出不同蒙特卡洛样本点中各关节角信息集合，该关节角信息集合包含了机械臂中不同关节的行程包络。

2.如权利要求1所述的确定机械臂关节行程的方法，其特征在于，所述步骤1中根据机械臂末端位置的活动范围和指向范围进行概率建模。

3.如权利要求2所述的确定机械臂关节行程的方法，其特征在于，所述概率建模包含：

机械臂位姿极限状态由卫星滚动姿态以及安装在机械臂末端的推力器共同确定；

其中，标称状态下卫星质心到机械臂末端的距离L0，卫星偏航范围包括：卫星X轴旋转姿态范围为(-phi_1，phi_1)，卫星Z轴旋转姿态范围为(-psi_1，psi_1)；机械臂末端推力器向±X轴偏斜角度范围为(-psi_2，psi_2)；推力器向±Z轴偏斜角度范围为(-phi_2，phi_2)；

机械末端绕卫星X轴偏离的极限角度为phi＝phi_1+phi_2；

机械臂末端绕卫星Z轴偏离的极限角度为psi＝psi_1+psi_2；

机械臂末端位置椭圆包络X方向半长轴为Apx＝R+L0×sin(phi)；

机械臂末端位置椭圆包络Z方向半长轴为Apz＝R+L0×sin(psi)；

机械臂末端指向椭圆X方向半长轴的角度为Avx＝phi+alpha；

机械臂末端位置椭圆Z方向半长轴的角度为Avz＝psi+alpha；

对于第n个样本点：

机械臂末端位置表达式为：

X(n)＝Apx×rand(-1,1)×cos(rand(-1,1)×2×π)

Z(n)＝Apz×rand(-1,1)×sin(rand(-1,1)×2×π)

机械臂指向表达式为：

Vx(n)＝Avx×rand(-1,1)×cos(rand(-1,1)×2×π)

Vz(n)＝Avz×rand(-1,1)×sin(rand(-1,1)×2×π)

rand(-1,1)表示产生范围从-1到1的均匀分布随机数。

4.如权利要求3所述的确定机械臂关节行程的方法，其特征在于，所述概率建模还包含：对于机械臂末端离卫星质心的距离的约束，增加约束为：Y(n)＝rand(y0,y1)，其中：y0为机械臂末端离卫星质心的最近距离；y1为机械臂末端离卫星质心的最远距离。

5.如权利要求3所述的确定机械臂关节行程的方法，其特征在于，所述概率建模还包含：对于机械臂末端推力器沿轴向的约束，增加约束为：Vy(n)＝rand(vy0,vy1)，其中：vy0为机械臂坐标系y轴转角最小值；vy1为机械臂坐标系y轴转角最大值。