运动规划的简介

  • 运动规划是一个过程,用来寻找从起始状态Start到目标状态Goal的移动步骤。常需要在运动受到约束的条件下找到最优解。
  • 例如,一个清洁机器人在楼层里打扫,它不能撞墙,也不能从楼梯口掉下去。
  • 给定一个任务,运动规划算法计算出一个动作序列,告诉机器人前进多少米,然后左转右转多少度。如果机器人要操作物品或者探测未知地形等等,运动规划就变得很复杂了。

运动规划的分类

  • 路径规划(path planning):在规定范围内的区域,连接起点状态和终点状态的序列点或曲线称之为路
    径,构成路径的策略称之为路径规划。一般路径规划的目标是规划出无碰撞的路径同时路径的长度尽量
    短
    。
  • 轨迹规划(trajectory planning):在路径规划的基础上加入时间序列信息,会考虑速度和运动学约束
    尽量按照规划路径进行。
  • 区别:路径规划只有几何属性,与时间无关。轨迹规划时间会考虑时间,每个时刻对应有位置、朝向甚至速度、加速度等变量。
  • 全局路径规划 已知地图信息,根据给定的目标状态进行总体路径的规划。 规划出的路径有一系列的pose (x, y, theta) 组成。
  • 局部轨迹规划 地图信息未知或者部分可知, 根据附近的障碍物信息进行避障轨迹的规划。

运动规划的经典算法

运动规划算法分类方式算法
基于采样PRM(概率路线图) , RRT(快速随机搜索树) DWA(动态窗口)
基于优化TEB
基于图搜索Dijstra, A star, DFS, BFS
基于人工势场人工势场法
基于曲线拟合直线,圆弧, 多项式曲线, 贝塞尔曲线,羊角曲线
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