文章核心观点 - 东京大学的研究团队提出了一种创新的“分层轨迹规划框架”，成功解决了浮动基座多连杆机器人（即可变形无人机）在复杂狭小空间中自主导航的核心难题，使其能够安全、高效地规划出既避开障碍又符合物理规律的变形飞行轨迹 [1][6][29] 技术挑战与过往局限 - 为多连杆机器人规划路径的难点在于其高维“构型空间”，除了主体位置姿态还需考虑每个关节角度，寻找无碰撞路径如同“穿针引线” [3] - 规划需满足多重约束：确保任何部位（包括螺旋桨）不与障碍物碰撞、关节运动在机械限位内、以及避免机器人进入“控制奇异点”而失控 [4] - 过往方法存在局限：简化方法难以应对复杂环境；“头部引领”策略易导致机器人拉直失控；随机采样方法在狭窄通道中效率低下 [4] 分层轨迹规划框架核心思路 - 框架核心是利用机器人兼具“刚体”（主体）和“柔性体”（关节连杆）的双重特性，将复杂问题分解为“全局引导”和“局部优化”两个步骤 [6] - 全局引导步骤：首先仅关注机器人刚体部分，使用A*算法在三维空间规划一条从起点到终点的粗略参考路径 [9] - 随后确定“全局锚点状态”：从已知安全姿势出发，向前生成一系列候选姿势，并对其进行无碰撞检测和可控性检测，筛选出合格姿势作为路径中的关键“中间站” [10][11][15] - 局部优化步骤：以B样条曲线参数化连接各锚点状态的轨迹片段，通过优化过程在满足运动学、动力学、避碰与可控性约束的同时，最小化能量消耗，各片段可并行计算以提升效率 [18][19][20] 实验验证与性能表现 - 研究在四连杆飞行机器人上进行了真实实验，设置了单个狭窄缝隙、连续三个缝隙、密布杆状障碍物和U形弯曲通道四种挑战性场景 [26] - 新规划框架的成功率高达 92.5%，若去掉全局锚点规划核心模块，成功率会暴跌至 0% [27] - 框架通过并行计算将规划速度提升了近 3倍，可在普通电脑上实时运行 [27] - 机器人能稳定通过仅 0.7米 宽的缝隙，而其展开时直径接近 0.9米 [27] - 在四种典型狭窄环境中，新框架均成功完成机动，相比过往算法实现了通用性、可靠性和完成复杂长任务能力的质的飞跃 [27] 行业意义与未来展望 - 该研究为浮动基座多连杆机器人的实用化扫清了关键障碍，赋予了其在复杂未知环境中自主规划安全变形路径的“头脑” [29] - 未来研究方向包括让机器人摆脱对昂贵运动捕捉系统的依赖，完全依靠自身的视觉和惯性传感器进行定位 [29]