移动机器人的路径规划技术现状如何

对于机器人的幻想，人类早在千年前就已经有了，“机器人”是存在于多种语言和文字的新造词，它体现了人类长期以来的一种愿望，即渴望创造出一种像人一样的机器人，代替人们去完成各种工作。从最初的遥控式机器人到目前智能化机器人，机器人相关核心技术已取得了重大突破，如今的机器人即使在人工不干预的情况下也能实现智能移动了。

移动机器人是自动执行工作的机器装置，是一种由传感器、遥控操作器和自动控制的移动载体组成的机器人系统，具有移动功能，移动机器人是一种在复杂环境下工作的，具有自行组织、自主运行、自主规划的智能机器人，融合了计算机技术、信息技术、通信技术、微电子技术和机器人技术等。

智能移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程、人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，还在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。

路径规划技术也是机器人研究领域的一个重要分支。最优路径规划就是依据某个或某些优化准则，在机器人工作空间中找到一条从起始状态到目标状态、可以避开障碍物的最优路径。根据对环境信息的掌握程度不同，机器人路径规划可分为全局路径规划和局部路径规划。

全局路径规划是在已知的环境中，给机器人规划一条路径，路径规划的精度取决于环境获取的准确度，全局路径规划可以找到最优解，但是需要预先知道环境的准确信息，当环境发生变化，如出现未知障碍物时，该方法就无能为力了。它是一种事前规划，因此对机器人系统的实时计算能力要求不高，虽然规划结果是全局的、较优的，但是对环境模型的错误及噪声鲁棒性差。

局部路径规划则环境信息完全未知或有部分可知，侧重于考虑机器人当前的局部环境信息，让机器人具有良好的避障能力，通过传感器对机器人的工作环境进行探测，以获取障碍物的位置和几何性质等信息，这种规划需要搜集环境数据，并且对该环境模型的动态更新能够随时进行校正，局部规划方法将对环境的建模与搜索融为一体，要求机器人系统具有高速的信息处理能力和计算能力，对环境误差和噪声有较高的鲁棒性，能对规划结果进行实时反馈和校正，但是由于缺乏全局环境信息，所以规划结果有可能不是最优的，甚至可能找不到正确路径或完整路径。

全局路径规划和局部路径规划并没有本质上的区别，很多适用于全局路径规划的方法经过改进也可以用于局部路径规划，而适用于局部路径规划的方法同样经过改进后也可适用于全局路径规划。两者协同工作，机器人可更好的规划从起始点到终点的行走路径。

文章整合自：CSDN、gymf、qianjia、ofweek

编辑：ymf