[發(fā)明專利]一種可重構(gòu)航天器的自重構(gòu)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710285383.5
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107161357B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃攀峰;張軼飛;張夷齋;孟中杰;劉正雄
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B64G1/00
• 分類號: B64G1/00;G06F17/50
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種可重構(gòu)航天器的自重構(gòu)方法，以明確目標(biāo)構(gòu)型，可重構(gòu)航天器各單元細(xì)胞進(jìn)行分級；初始構(gòu)型自身“融化”,形成中間構(gòu)型；中間構(gòu)型重構(gòu)，得到目標(biāo)構(gòu)型，完成自重構(gòu)操作。將多個功能、形狀不同的細(xì)胞組合，通過不同功能的細(xì)胞相互連接，以構(gòu)建具有不同功能和形狀的可重構(gòu)航天器，這種可重構(gòu)航天器的自重構(gòu)操作可以適應(yīng)多種環(huán)境和在軌任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天器領(lǐng)域，涉及一種可重構(gòu)航天器的自重構(gòu)方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)空間衛(wèi)星相比，可重構(gòu)航天器具有許多優(yōu)點：適應(yīng)性，經(jīng)濟(jì)性，可靠性和擴(kuò)展性。可重構(gòu)航天器的重構(gòu)模塊稱為細(xì)胞，通過各個細(xì)胞不斷分離、位移、對接來實現(xiàn)整體形狀和功能的改變，改變自身的空間結(jié)構(gòu)，從而使得系統(tǒng)逐步逼近理想構(gòu)型，完成不同的任務(wù)。

對于可重構(gòu)航天器的重構(gòu)，其關(guān)鍵問題是設(shè)計針從初始構(gòu)型到目標(biāo)構(gòu)型的一種運動規(guī)劃，策劃者輸入可重構(gòu)航天器的初始構(gòu)型，并給出用于特定任務(wù)的目標(biāo)構(gòu)型，快速找到任意構(gòu)型之間的重構(gòu)路徑，確定重構(gòu)過程中需要連接或斷開的細(xì)胞及其連接斷開的順序了，通過自重構(gòu)策略得出各個細(xì)胞從初始構(gòu)型到目標(biāo)構(gòu)型的運動規(guī)劃。

現(xiàn)有的自重構(gòu)算法普遍針對基本單元形狀一致，功能一致的同構(gòu)模塊機(jī)器人。自重構(gòu)算法多是基于模塊機(jī)器人同構(gòu)模塊之間的可互換性，實現(xiàn)起來較為容易。但基于同構(gòu)模塊的模塊化機(jī)器人整體功能較為單一，無法滿足實際需要。

對于空間可重構(gòu)航天器，其主要特點是可重構(gòu)航天器各個細(xì)胞的功能、形狀不同。這樣設(shè)計的目的是使得每個細(xì)胞的作用都有針對性，可重構(gòu)航天器針對不同的任務(wù)進(jìn)行特定細(xì)胞的組裝。將多個功能、形狀不同的細(xì)胞組合，通過不同功能的細(xì)胞相互連接，以構(gòu)建具有不同功能和形狀的可重構(gòu)航天器，這種可重構(gòu)航天器的自重構(gòu)操作可以適應(yīng)多種環(huán)境和在軌任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種可重構(gòu)航天器的自重構(gòu)方法，針對基于異構(gòu)空間可重構(gòu)航天器的自我構(gòu)建，提出一種新的自重構(gòu)規(guī)劃方法。

技術(shù)方案

一種可重構(gòu)航天器的自重構(gòu)方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：以期望目標(biāo)構(gòu)型的一個邊緣細(xì)胞作為起始搜索點和生長點，自起始搜索點通過廣度優(yōu)先搜索BFS方法遍歷目標(biāo)構(gòu)型，對細(xì)胞進(jìn)行編號并分級，并記錄每個細(xì)胞對生長點的搜索路徑，同時記錄目標(biāo)構(gòu)型中所有細(xì)胞的連接關(guān)系和細(xì)胞的姿態(tài)信息；最后，將所得的連接關(guān)系形成廣度優(yōu)先樹，成為參考中間構(gòu)型；所述細(xì)胞的分級是：依據(jù)搜索到細(xì)胞的時間順序，細(xì)胞的裝配順序由高到低；

步驟2：將待重構(gòu)航天器的構(gòu)型分解成中間構(gòu)型，以待重構(gòu)航天器的構(gòu)型表面邊緣的一個非關(guān)節(jié)細(xì)胞作為起始搜索點，同時作為根細(xì)胞root；

搜索過程：自起始搜索點通過廣度優(yōu)先搜索BFS方法遍歷待重構(gòu)航天器的構(gòu)型，搜索到與根細(xì)胞距離最遠(yuǎn)的非關(guān)節(jié)細(xì)胞，將搜索到的細(xì)胞移動到根細(xì)胞的一端；重復(fù)本過程，并將裝配等級相同的細(xì)胞組裝形成一條“鏈條”形狀；

然后，將多條“鏈條”按照裝配等級順序從高到低進(jìn)行排序，排序后得到中間構(gòu)型；

步驟3：以中間構(gòu)型中的最高裝配等級的細(xì)胞作為構(gòu)型重構(gòu)操作的生長點，然后對中間構(gòu)型進(jìn)行搜索；

搜索過程：搜索到中間構(gòu)型中次高裝配等級的“鏈條”，將“鏈條”內(nèi)的細(xì)胞按照步驟1記錄的連接路徑和細(xì)胞的位姿信息，把待裝配細(xì)胞連接到由生長點構(gòu)成的目標(biāo)構(gòu)型中；重復(fù)本過程，直至中間構(gòu)型里的細(xì)胞全部都移入目標(biāo)構(gòu)型，重構(gòu)過程完成。

有益效果