简述运动规划，路径规划，轨迹规划的定义与区别

背景

因工业机械臂开发需求，了解相关领域背景及术语，做归纳性总结并分享。

自主机器人导航的三个问题[1]
1)Where am I?
2)Where I am going?
3)How should I go there?

评价指标
1)合理性
机器人可以执行规划的路径的，并符合约束条件。

2)完备性
客观存在的无碰路径必然可被寻得，客观不存在则报告规划失败。

3)最优性
规划所得在如下一个及一个以上的指标上最优
指标：
i)时间；
ii)距离；
iii)能量损耗；
…

4)实时性
规划算法复杂度匹配机器人。
复杂度：
i)时间需求；
ii)存储需求；
…

5)适应性
适应环境动态改变的能力。

运动规划[2]

Motion Planning
在给定的位置A与位置B之间为机器人找到一条符合约束条件的路径。

输入
给定环境的机器人起点与终点
输出
行进的方式
约束条件
1)无碰撞；
2)路径最短；
3)机械功最小；
…
相互关系

运动规划、路径规划及轨迹规划关系图

路径规划[3]

Path Planning
规划连接位置A与位置B间序列点或曲线的策略

输入
给定环境的机器人起点与终点
输出
行进的路径

轨迹规划[4]

Trajectory Planning
规划机器人执行运动时的速度及加速度

Tip
关注指标为最短运行时间或最小能量损耗。
轨迹规划在路径规划的基础上加入时间序列信息，对机器人执行任务时的速度(dt)与加速度进行规划，目的是满运动曲线光滑，或是运动速度可控等要求。

输入
1)给定环境的机器人起点与终点；
2)规划策略（拟合的曲线）；
3)时间密度。
输出
1)速度、加速度曲线；
2)力、力矩曲线。

参考文献

[1]刘华军, 杨静宇, 陆建峰, et al. 移动机器人运动规划研究综述[J]. 中国工程科学, 2006, 8(1):85-94.
[2]百度百科_运动规划
[3]百度百科_路径规划
[4]运动规划/路径规划/轨迹规划