(4)动力学约束下的路径规划

Kinodynamic

动力学约束的概念

运动学上的约束,比如避障,动力学约束,比如速度,加速度,等
在考虑上述条件的情况下,是不能将机器人简单的考虑为一个质点,进行路径规划的

为何要在前段路径规划中考虑动力学约束

纯学院派的路径规划是不在前端考虑的,但是当动力学约束非常复杂的时候,完全依赖后端进行优化是不现实的。

在图搜索问题解决的前提下,进行动力学约束模型路径规划

我们希望点之间的连线是满足动力学
正向方式:离散机器人控制空间,产生很多路径
反向方式:离散机器人状态空间,寻找路径

Lattice Planning

最开始基于图的搜索算法其实就是对机器人的控制空间的离散化,将机器人的控制空间进行四离散或者八离散
基于采样的搜索算法其实就是对状态空间的离散化,将机器人的状态离散为每个点

首先建立描述机器人状态的微分方程,s' = f(s,u)
首先知道机器人的初始状态s0
1、离散化控制空间,给系统一个固定的u激励,保持一个时间T,正向模拟系统
知道S0,给定u和T,进行模拟,积分就好了,但是没有目标导向,规划效率比较低
2、离散化状态空间,选择一个新状态Sf,从Sf和S0解析出一个轨迹(u,T),在求解困难的情况下,可以固定时间T,求解u,反向求解系统,难以实现特定的算法,但是效率很高,任务导向性很高

控制空间离散化,从树里选择一点,然后衍生lattice grauph,给定时间,再去往前积分,选择路径

状态空间离散化,选择一点,反算是如何到达的

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