【2018.04.19 ROS機器人操做系統】機器人控制：運動規劃、路徑規劃及軌跡規劃簡介之一

參考資料及致謝

本文的絕大部份內容轉載自如下幾篇文章，首先向原做者致謝，但願本身能在這些前輩們的基礎上能有所總結提高。

1. 運動規劃/路徑規劃/軌跡規劃的聯繫與區別

https://blog.csdn.net/wx545644217/article/details/54175035

1、基本概念

運動規劃Motion Planning

路徑規劃Path Planning

軌跡規劃Trajectory Planning

運動規劃由路徑規劃(空間)和軌跡規劃(時間)組成，鏈接起點位置和終點位置的序列點或曲線稱之爲路徑，構成路徑的策略稱之爲路徑規劃。 

路徑規劃是運動規劃的主要研究內容之一。

路徑是機器人位姿的必定序列，而不考慮機器人位姿參數隨時間變化的因素。

路徑規劃（通常指位置規劃）是找到一系列要通過的路徑點，路徑點是空間中的位置或關節角度，而軌跡規劃是賦予路徑時間信息。 

運動規劃，又稱運動插補，是在給定的路徑端點之間插入用於控制的中間點序列從而實現沿給定的平穩運動。

運動控制則是主要解決如何控制目標系統準確跟蹤指令軌跡的問題，即對於給定的指令軌跡，選擇適合的控制算法和參數，產生輸出，控制目標實時，準確地跟蹤給定的指令軌跡。 

路徑規劃的目標是使路徑與障礙物的距離儘可能遠同時路徑的長度儘可能短；

軌跡規劃的目的主要是機器人關節空間移動中使得機器人的運行時間儘量短，或者能量儘量小。

軌跡規劃在路徑規劃的基礎上加入時間序列信息，對機器人執行任務時的速度與加速度進行規劃，以知足光滑性和速度可控性等要求。

下面要劃重點了：

另外，根據無人駕駛車輛的模型預測控制一書中的內容，路徑與軌跡、路徑規劃與軌跡規劃、路徑跟蹤和軌跡跟蹤的聯繫和區別以下：

對於智能車輛而言，全局路徑點只要包含空間位置信息便可，也能夠包含姿態信息，而不須要與時間相關，但局部規劃時，則能夠考慮時間信息。

這裏規定軌跡點也是一種路徑點，即當路徑點信息中加入時間約束，就能夠被稱爲軌跡點。

從這個角度理解，軌跡規劃就是一種路徑規劃，當路徑規劃過程要知足無人車輛的縱向和橫向動力學約束時，就成爲軌跡規劃。

路徑規劃和軌跡規劃既能夠在狀態空間中表示，也能夠在笛卡爾座標系中表示。

路徑跟蹤過程當中，參考路徑曲線可與時間參數無關，跟蹤控制時，能夠假設無人車輛以當前速度勻速前進，以必定的代價規則使行駛路徑趨近於參考路徑；

而軌跡跟蹤時，參考路徑曲線與時間和空間均相關，並要求無人車輛在規定的時間內到達某一預設好的參考路徑點。

路徑跟蹤不一樣於軌跡跟蹤，不受制於時間約束，只須要在必定偏差範圍內跟蹤參考路徑。

路徑跟蹤中的運動控制就是尋找一個有界的控制輸入序列，以使無人車輛從一個初始位置到設定的指望位置。