[发明专利]一种基于球形模块化自重构机器人的越障方法

说明书

本发明公开了一种基于球形模块化自重构机器人的越障方法，所述方法包括：基于球形模块化自重构机器人和预设的障碍物模型，构建目标构型；其中，所述球形模块化自重构机器人包括若干模块；根据所述目标构型，对包含所有模块的球形模块化自重构机器人整体的当前构型进行连接规划，得到连接规划结果；根据所述连接规划结果，对每一个所述模块独立进行运动规划，得到运动规划结果，以实现球形模块化自重构机器人对障碍物的跨越。本发明实施例通过上述方法构建目标构型使得球形模块化自重构机器人能够适应障碍物，通过连接规划和运动规划使得球形模块化自重构机器人能够快速完成自重构。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及的是一种基于球形模块化自重构机器人的越障方法。

背景技术

模块化自重构机器人(Modular Self-Reconfiguration Robot，MSRR)由多个相同或相似的模块组成，并且可以自主地转换模块间的连接关系以改变整体构型，即自重构(Self-Reconfiguration，SR)。相比于固定构型的机器人，模块化自重构机器人在鲁棒性、适应性、可拓展性等方面更有优势，因此更适合在火灾、地震等非结构化环境中执行探索、越障、抓取等任务。MSRR一般通过多个连续的自重构过程完成越障任务。目前，大部分基于多面体模块的越障方法还不能适配凹凸不平的障碍物表面，构型转换的速度缓慢。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于球形模块化自重构机器人的越障方法，旨在解决现有技术中大部分基于多面体模块的越障方法还不能适配凹凸不平的障碍物表面以及构型转换的速度缓慢的问题。

本发明解决问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种基于球形模块化自重构机器人的越障方法，其中，所述方法包括：

基于球形模块化自重构机器人和预设的障碍物模型，构建目标构型；其中，所述球形模块化自重构机器人包括若干模块；其中，所述预设的障碍物模型用于表征球形模块化自重构机器人需要跨越的障碍物的三维模型；

根据所述目标构型，对包含所有模块的球形模块化自重构机器人整体的当前构型进行连接规划，得到连接规划结果；

根据所述连接规划结果，对每一个所述模块独立进行运动规划，得到运动规划结果，以实现球形模块化自重构机器人对障碍物的跨越。

在一种实现方式中，其中，所述球形模块化自重构机器人在构建目标构型之前包括：

获取各个所述模块的摄像头拍摄的图像信息；

根据所述图像信息构建环境网格模型，其中，所述环境网格模型包含障碍物形状和地形信息。

在一种实现方式中，其中，所述构建目标构型包括：

根据所述障碍物形状和所述地形信息，采用预设的智能优化方法计算包含所有模块的机器人整体需要重构成的连接关系；

根据所述连接关系，计算每个模块的目标空位的三维位置，其中，所述目标空位的三维位置为模块在重构过程后的占位位置。

在一种实现方式中，其中，所述连接规划结果包括：每一个所述模块的目标空位的三维位置和每一个所述模块的目标标识。所述根据所述目标构型，对包含所有模块的球形模块化自重构机器人整体的当前构型进行连接规划，得到连接规划结果包括：

根据所述目标空位的三维位置，确定所述目标空位的空位标识，其中，所述空位标识用于表征目标构型中空位的编号；

根据所述连接关系，构建有根树图，其中，所述有根树图用于表征目标构型的连接关系；