【轨迹规划方法】人工势场法

介绍       

       人工势场法是由Khatib提出的一种虚拟力法。它的基本思想是将被控对象在空间中的运动虚拟成一个质点在虚拟力场中的受力运动，即：将机器人在周围环境中的运动，设计成一种抽象的人造引力场中的运动，目标点对移动机器人产生“引力”，障碍物对移动机器人产生“斥力”，最后通过求合力来控制移动机器人的运动。

主要存在问题        

         应用势场法规划出来的路径一般是比较平滑并且安全，但是这种方法存在局部最优点问题。他们期望通过建立统一的势能函数来解决这一问题，但这就要求障碍物最好是规则的，否则算法的计算量将很大，有时甚至是无法计算的。但是，从另一个方面来看，由于人工势场法在数学描述上简洁、美观，这种方法仍然具有很大的吸引力的。
         局限性主要表现在，即当目标附近有障碍物时，移动机器人将永远也到达不了目的地。在以前的许多研究中，目标和障碍物都离的很远，当机器人逼近目标时，障碍物的斥力变的很小，甚至可以忽略，机器人将只受到吸引力的作用而直达目标。但在许多实际环境中，往往至少有一个障碍物与目标点离的很近，在这种情况下，当移动机器人逼近目标的同时，它也将向障碍物靠近，如果利用以前对引力场函数和斥力场函数的定义，斥力将比引力大的多，这样目标点将不是整个势场的全局最小点，因此移动机器人将不可能到达目标。这样就存在局部最优解的问题，因此如何设计“引力场”问题就成为该方法的关键。

基本思想

人工建立势场，将障碍物设置成斥力，目标设置成吸引力，进行力的矢量相加，最后算出合力的