[发明专利]一种可重构航天器的自重构方法

说明书

本发明涉及一种可重构航天器的自重构方法，以明确目标构型，可重构航天器各单元细胞进行分级；初始构型自身“融化”,形成中间构型；中间构型重构，得到目标构型，完成自重构操作。将多个功能、形状不同的细胞组合，通过不同功能的细胞相互连接，以构建具有不同功能和形状的可重构航天器，这种可重构航天器的自重构操作可以适应多种环境和在轨任务。

技术领域

本发明属于航天器领域，涉及一种可重构航天器的自重构方法。

背景技术

与传统空间卫星相比，可重构航天器具有许多优点：适应性，经济性，可靠性和扩展性。可重构航天器的重构模块称为细胞，通过各个细胞不断分离、位移、对接来实现整体形状和功能的改变，改变自身的空间结构，从而使得系统逐步逼近理想构型，完成不同的任务。

对于可重构航天器的重构，其关键问题是设计针从初始构型到目标构型的一种运动规划，策划者输入可重构航天器的初始构型，并给出用于特定任务的目标构型，快速找到任意构型之间的重构路径，确定重构过程中需要连接或断开的细胞及其连接断开的顺序了，通过自重构策略得出各个细胞从初始构型到目标构型的运动规划。

现有的自重构算法普遍针对基本单元形状一致，功能一致的同构模块机器人。自重构算法多是基于模块机器人同构模块之间的可互换性，实现起来较为容易。但基于同构模块的模块化机器人整体功能较为单一，无法满足实际需要。

对于空间可重构航天器，其主要特点是可重构航天器各个细胞的功能、形状不同。这样设计的目的是使得每个细胞的作用都有针对性，可重构航天器针对不同的任务进行特定细胞的组装。将多个功能、形状不同的细胞组合，通过不同功能的细胞相互连接，以构建具有不同功能和形状的可重构航天器，这种可重构航天器的自重构操作可以适应多种环境和在轨任务。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种可重构航天器的自重构方法，针对基于异构空间可重构航天器的自我构建，提出一种新的自重构规划方法。

技术方案

一种可重构航天器的自重构方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：以期望目标构型的一个边缘细胞作为起始搜索点和生长点，自起始搜索点通过广度优先搜索BFS方法遍历目标构型，对细胞进行编号并分级，并记录每个细胞对生长点的搜索路径，同时记录目标构型中所有细胞的连接关系和细胞的姿态信息；最后，将所得的连接关系形成广度优先树，成为参考中间构型；所述细胞的分级是：依据搜索到细胞的时间顺序，细胞的装配顺序由高到低；

步骤2：将待重构航天器的构型分解成中间构型，以待重构航天器的构型表面边缘的一个非关节细胞作为起始搜索点，同时作为根细胞root；

搜索过程：自起始搜索点通过广度优先搜索BFS方法遍历待重构航天器的构型，搜索到与根细胞距离最远的非关节细胞，将搜索到的细胞移动到根细胞的一端；重复本过程，并将装配等级相同的细胞组装形成一条“链条”形状；

然后，将多条“链条”按照装配等级顺序从高到低进行排序，排序后得到中间构型；

步骤3：以中间构型中的最高装配等级的细胞作为构型重构操作的生长点，然后对中间构型进行搜索；

搜索过程：搜索到中间构型中次高装配等级的“链条”，将“链条”内的细胞按照步骤1记录的连接路径和细胞的位姿信息，把待装配细胞连接到由生长点构成的目标构型中；重复本过程，直至中间构型里的细胞全部都移入目标构型，重构过程完成。

有益效果