一種新型并聯機構工作空間邊界搜索算法研究

邱 棟

（黃淮學院國際教育學院，河南 駐馬店 463000）

1 引言

機器人工作空間是指操作器執行末端滿足約束條件所能夠達到的位置點的集合［1］，機器人工作空間是衡量機器人運動操作性能優劣的重要指標，其主要取決于機構的尺寸參數和關節限位［2］，研究工作空間對機器人結構設計與運動軌跡規劃具有重要意義［3］。

工作空間的形狀和尺寸分析方法有很多，諸如幾何法、解析法、數值法等［4］。幾何法主要靠通過幾何分析得到剖操作空間的截面線或剖截線，僅適用于平面機構、低自由度的機器人工作空間分析，且無法精確描述機構的工作空間［5］；解析法是根據雅克比矩陣得到機構的解析式，其求解過程復雜，直觀性不強，不適用于高自由度機構工作空間分析［6］；數值法求解機器人工作空間直觀性性強、過程簡單、通用性強［7］。

因此，適用于任意形式的機器人的工作空間分析。數值法主要有網格劃分法、蒙特卡洛法、極坐標搜索法等［8］。其中最常用的方法為蒙特卡洛搜索法，此方法通用性強、操作簡單。文獻［9］為解決精度不高問題提出采用一種改進的蒙特卡洛法，此方法是基于標準動態的可調的正態分布對子工作空間進行閥值計算，得到準確描述的工作空間邊界。文獻［10］中結合并集和交集思想，離散化處理將四維度的工作空間轉化為三維工作空間。文獻［11］中針對按列劃分法所得邊界點均勻性差且無法識別空洞的缺點，將按角度劃分法與局部坐標法結合的思想搜索出精確的工作空間邊界。……