背景

因工業機械臂開發需求，瞭解相關領域背景及術語，做歸納性總結並分享。

自主機器人導航的三個問題[1]
1)Where am I?
2)Where I am going?
3)How should I go there?

評價指標
1)合理性
機器人可以執行規劃的路徑的，並符合約束條件。

2)完備性
客觀存在的無碰路徑必然可被尋得，客觀不存在則報告規劃失敗。

3)最優性
規劃所得在如下一個及一個以上的指標上最優
指標：
i)時間；
ii)距離；
iii)能量損耗；
…

4)實時性
規劃演算法複雜度匹配機器人。
複雜度：
i)時間需求；
ii)儲存需求；
…

5)適應性
適應環境動態改變的能力。

運動規劃[2]

Motion Planning
在給定的位置A與位置B之間為機器人找到一條符合約束條件的路徑。

輸入
給定環境的機器人起點與終點
輸出
行進的方式
約束條件
1)無碰撞；
2)路徑最短；
3)機械功最小；
…
相互關係

運動規劃、路徑規劃及軌跡規劃關係圖

路徑規劃[3]

Path Planning
規劃連線位置A與位置B間序列點或曲線的策略

輸入
給定環境的機器人起點與終點
輸出
行進的路徑

軌跡規劃[4]

Trajectory Planning
規劃機器人執行運動時的速度及加速度

Tip
關注指標為最短執行時間或最小能量損耗。
軌跡規劃在路徑規劃的基礎上加入時間序列資訊，對機器人執行任務時的速度(dt)與加速度進行規劃，目的是滿運動曲線光滑，或是運動速度可控等要求。

輸入
1)給定環境的機器人起點與終點；
2)規劃策略（擬合的曲線）；
3)時間密度。
輸出
1)速度、加速度曲線；
2)力、力矩曲線。

參考文獻

[1]劉華軍, 楊靜宇, 陸建峰, et al. 移動機器人運動規劃研究綜述[J]. 中國工程科學, 2006, 8(1):85-94.
[2]百度百科_運動規劃
[3]百度百科_路徑規劃
[4]運動規劃/路徑規劃/軌跡規劃