路径规划总结（一）

第三讲 路径规划

ps:排版有一些问题，懒得改了，见Github

一、导航规划简介

1. 导航规划：在给定环境的全局或局部知识以及一个或者一系列目标位置的条件下，使机器人能够根据知识和传感器感知信息高效可靠地到达目标位置。

2. 导航规划类型

   • 固定路径导引
     • 有人工标识导引的固定路径导航
   • 无轨导航
     • 有人工标识导引的无固定路径（无轨）导航
     • 无人工标识导引的无轨导航

3. 无轨导航规划的主要研究内容

   • 路径规划（全局）：根据所给定的地图和目标位置，规划一条使机器人到达目标位置的路径（只考虑工作空间的几何约束，不考虑机器人的运动学模型和约束）
   • 避障规划（局部）：根据所得到的实时传感器测量信息，调整路径/轨迹以避免发生碰撞
   • 轨迹生成：根据机器人的运动学模型和约束，寻找适当的控制命令，将可行路径转化为可行轨迹
   • 

二、路径规划基本概念

1. 文献中路径规划都是在位形空间（Configuration Space）中进行规划。

2. 从工作空间转换到位形空间，只需要：障碍物按机器人半径进行膨胀（机器人成为一个点），忽略非完整约束对姿态的限制（机器人是完整的）。

3. 位形空间

   • 障碍物空间：不可行的位形空间
   • 自由空间：可行的位形空间
   • 路径规划就是在自由位形空间中为机器人寻找一条路径，使其从初始位置运行到目标位置。

4. 路径规划的完备性要求

   • 完备性：当解存在时，能够在有限的时间内找到解

5. 路径规划的两个基本问题

   • 路径规划要先构建出拓扑连通图，再执行路径搜索算法。

   • 拓扑连通图

     • 构建方法
       • 基本思路：对空间作离散化
       • 分辨率完备 resolution completeness 解析性离散化，确保获得可行解
         • 行车图法：基于障碍物几何形状分解姿态空间