[發明專利]一種采用蒙特卡洛方法確定機械臂關節行程的方法

在審

• 申請號: 202211200214.4
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115470452A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 葉立軍;朱文山;尹海寧;何毅杰;張燦恒;李芳華;范蕾懿
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06F17/18;B25J9/16
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張雙紅

1.一種采用蒙特卡洛方法確定機械臂關節行程的方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1、確定機械臂的位姿約束，位姿約束包含機械臂末端位置的活動范圍和指向范圍；

步驟2、根據包含機械臂各相鄰關節旋轉軸之間夾角的機械臂構型參數，構建機械臂逆運動方程；

步驟3、包含不同關節角信息的機械臂的某個狀態作為一個蒙特卡洛樣本點，根據機械臂的位姿約束以及逆運動方程，計算出不同蒙特卡洛樣本點中各關節角信息集合，該關節角信息集合包含了機械臂中不同關節的行程包絡。

2.如權利要求1所述的確定機械臂關節行程的方法，其特征在于，所述步驟1中根據機械臂末端位置的活動范圍和指向范圍進行概率建模。

3.如權利要求2所述的確定機械臂關節行程的方法，其特征在于，所述概率建模包含：

機械臂位姿極限狀態由衛星滾動姿態以及安裝在機械臂末端的推力器共同確定；

其中，標稱狀態下衛星質心到機械臂末端的距離L0，衛星偏航范圍包括：衛星X軸旋轉姿態范圍為(-phi_1，phi_1)，衛星Z軸旋轉姿態范圍為(-psi_1，psi_1)；機械臂末端推力器向±X軸偏斜角度范圍為(-psi_2，psi_2)；推力器向±Z軸偏斜角度范圍為(-phi_2，phi_2)；

機械末端繞衛星X軸偏離的極限角度為phi＝phi_1+phi_2；

機械臂末端繞衛星Z軸偏離的極限角度為psi＝psi_1+psi_2；

機械臂末端位置橢圓包絡X方向半長軸為Apx＝R+L0×sin(phi)；

機械臂末端位置橢圓包絡Z方向半長軸為Apz＝R+L0×sin(psi)；

機械臂末端指向橢圓X方向半長軸的角度為Avx＝phi+alpha；

機械臂末端位置橢圓Z方向半長軸的角度為Avz＝psi+alpha；

對于第n個樣本點：

機械臂末端位置表達式為：

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

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

機械臂指向表達式為：

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)表示產生范圍從-1到1的均勻分布隨機數。

4.如權利要求3所述的確定機械臂關節行程的方法，其特征在于，所述概率建模還包含：對于機械臂末端離衛星質心的距離的約束，增加約束為：Y(n)＝rand(y0,y1)，其中：y0為機械臂末端離衛星質心的最近距離；y1為機械臂末端離衛星質心的最遠距離。

5.如權利要求3所述的確定機械臂關節行程的方法，其特征在于，所述概率建模還包含：對于機械臂末端推力器沿軸向的約束，增加約束為：Vy(n)＝rand(vy0,vy1)，其中：vy0為機械臂坐標系y軸轉角最小值；vy1為機械臂坐標系y軸轉角最大值。