基于蒙特卡洛方法和VM的空间机器人工作空间分析

摘要

工作空间是衡量机器人工作能力的一个重要运动学指标。由于存在动力学耦合，空间机器人工作空间分析比地面机器人复杂的多，以往的研究主要采用几何分析法,但受到自由度的限制，本文提出了采用数值方法——蒙特卡洛法分析空间机器人的工作空间。首先采用虚拟机械臂(VM)建模方法建立了空间机器人位置级运动学模型，并推导了基座位姿固定、自由飞行、自由漂浮三种模式的位置级运动学方程；然后提出了采用蒙特卡洛法分析空间机器人的工作空间的新方法，总结了此方法分析空间机器人工作空间的主要步骤；最后分别以平面和空间三自由度机器人为例，求解了空间机器人自由飞行和自由漂浮模式下的工作空间。