基于图解法与蒙特卡洛法的弹药装填机器人工作空间分析-论文.pdf

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1、第35卷第2期火炮发射与控制学报VoI_35NO．22014年6月JOURNALOFGUNLAUNCH&CONTROIJun．2Ol4基于图解法与蒙特卡洛法的弹药装填机器人工作空间分析徐达，夏祥，李华，肖自强(装甲兵工程学院兵器工程系，北京100072)摘要：利用图解法对弹药装填机器人工作空间的截面进行了分析，而后根据由数值法衍生而来基于随机抽样的蒙特卡洛法对弹药装填机器人工作空间进行了仿真与求解，并对两者所求得的工作空问进行了对比分析，弥补了两种分析方法各自存在的不足，得到了弹药装填机器人在复杂工作环境与任务下的工作空间，为下一

2、步进行机器人的轨迹规划、避障和运动控制奠定了基础。关键词：弹药装填机器人；工作空间；图解法；蒙特卡洛法中图分类号：TP24文献标志码：A文章编号：1673—6524(2014)02—0016-04AnalysisofAmmunitionAuto—loadingRobotWorkspaceBasedonGraphicalMethodandMonte-CarloMethodXUDa，XIAXiang，LIHua，XIAOZiqiang(DepartmentofArmsEngineering，AcademyofArmoredForceE

3、ngineering，Beijing100072，China)Abstract：Thecross—sectionoftheworkspaceoftheammunitionauto—loadingrobotwasanalyzedbyuseofthegraphicalmethod，andtheworkspaceoftheammunitionauto—loadingrobotwassimulatedandsolvedbymeansofMonte—Carlomethodderivedfromanumericalmethodbasedonr

4、andomsampling．Inaddi—tion，bycomparisonofthetwoobtainedworkspaces，therespectiveshortcomingoftWOanalyticalmeth—odswascompensated，andtheworkspaceoftheammunitionauto—loadingrobotunderthecomplexwork—ingenvironmentandtaskwasacquired．Theanalysisresultscanprovideagoodfoundati

5、onforpathplan—ning，obstacleavoidanceandmotioncontroloftherobotinthenextstep．Keywords：ammunitionauto—loadingrobot；workspace；graphicalmethod；Monte—Carlomethod机器人的工作空间是指在结构限制下，末端执的各类剖截面，但也受到自由度的限制；数值方法行器上参考点所能达到的空间点集合。它是评价是以极值理论和优化方法为基础，计算工作空间边机器人操作能力的重要指标，在机器人臂部结构设界曲面上的

6、特征点，构成边界曲线和曲面，理论简计与优化的过程中，对工作空间的分析与研究直接单，但准确性与取点及计算机速度有关，凹面处理影响着机器人的灵活性和可操作性。机器人工作可靠性不高。仿真法在机器人关节变量范围内，利空间概念自提出以来，出现了解析法、图解法、数值用仿真工具直接观察末端执行器参考点在工作环法和仿真法等多种分析与求解方法，解析法通过多境下的可达性，实时性强，但不易系统分析。次包络来确定工作空间边界，并用方程组表示出笔者根据七自由度弹药装填机器人的结构、工来，其直观性不强，局限于三自由度以下机器人的作环境和任务特点，建立了弹药装

7、填机器人的运动分析；图解法方法简单，表达直观，能求得工作空问学模型，克服了图解法在工作空间分析中受自由度收稿日期：2O12—05—03；修回日期：2O12—07—26基金项目：军队科研计划项目资助作者简介：徐达(1969一)，男，博士，教授，主要从事弹药自动装填技术研究。E—mail：suiranxx@163．corn第1期徐达，等：基于图解法与蒙特卡洛法的弹药装填机器人工作空间分析’17。限制以及数值法因概率计算带来的局限分析的不义关节变量所组成的向量；Q为关节空间；R。为三足，充分利用了图解法的直观性和蒙特卡洛法的精维空间。确

8、性对弹药装填机器人工作空间进行了详细的计2．1关节变量范围确定算和仿真，两种方法相互补充、验证，求得了精确、关节变量范围主要由机器人的工作环境和任直观的工作空间。务所决定。弹药装填机器人用来在坦克、自行火炮等射击时快速连续准确地供给弹药，其工作环境