移動(dòng)機(jī)器人屬智能型機(jī)器人范疇，是集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。它可根據(jù)預(yù)先給定的任務(wù)，按照已知地圖做出目標(biāo)規(guī)劃，在行進(jìn)過程中不斷感知周圍環(huán)境的信息，實(shí)時(shí)的進(jìn)行避障、停車及道路跟蹤，沿著正確的路徑前進(jìn)。

20世紀(jì)90年代以來，以研制高水平的環(huán)境信息傳感器和信息處理技術(shù)，高適應(yīng)性的移動(dòng)機(jī)器人控制技術(shù)，真實(shí)環(huán)境下的規(guī)劃技術(shù)為標(biāo)志，開始了移動(dòng)機(jī)器人更高層次的研究。

2.2?移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃定義

移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃是指在有障礙物的工作環(huán)境中，如何尋找一條從給定起點(diǎn)到終點(diǎn)適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)路徑，使機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中能安全、無碰撞地繞過所有障礙物。這不同于用動(dòng)態(tài)規(guī)劃等方法求得的最短路徑，而是指移動(dòng)機(jī)器人能對(duì)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)環(huán)境作出綜合性判斷，進(jìn)行智能決策。

2.3?移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃分類

路徑規(guī)劃是移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的基本環(huán)節(jié)之一，根據(jù)機(jī)器人對(duì)環(huán)境信息掌握的程度、障礙物的不同，移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃又可分為以下幾類：

（l）己知環(huán)境下靜態(tài)環(huán)境路徑規(guī)劃；

（2）未知環(huán)境下靜態(tài)環(huán)境路徑規(guī)劃；

（3）已知環(huán)境下動(dòng)態(tài)環(huán)境路徑規(guī)劃；

（4）未知環(huán)境下動(dòng)態(tài)環(huán)境路徑規(guī)劃。

也可根據(jù)機(jī)器人擁有環(huán)境知識(shí)情況的不同，可分為兩種類型：一是基于環(huán)境先驗(yàn)信息已知的全局路徑規(guī)劃，二是基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃，后者情況是環(huán)境未知或部分未知的，即障礙物的尺寸、形狀和位置等信息必須通過傳感器獲取。

全局路徑規(guī)劃是指根據(jù)先驗(yàn)環(huán)境模型找出從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的符合一定性能的可行或最優(yōu)路徑，它能夠處理完全已知環(huán)境中的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃，涉及的基本問題是世界模型的表達(dá)和搜尋策略。當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化，如出現(xiàn)未知障礙物時(shí)，該方法就無能為力了。它是一種事前規(guī)劃，因此對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)時(shí)計(jì)算能力要求不高，規(guī)劃結(jié)果是全局的、較優(yōu)的，但是對(duì)環(huán)境模型的錯(cuò)誤及噪聲魯棒性差。這種方法主要包括可視圖法、結(jié)構(gòu)空間法、柵格法和拓?fù)浞ǖ取?/p>

局部路徑規(guī)劃，環(huán)境信息完全未知或部分未知，通過傳感器在線地對(duì)機(jī)器人的工作環(huán)境進(jìn)行探測(cè)，以獲取障礙物的位置和幾何性質(zhì)等信息，這種規(guī)劃需要搜集環(huán)境數(shù)據(jù)，并且對(duì)該環(huán)境模型的動(dòng)態(tài)更新能夠隨時(shí)進(jìn)行校正；局部規(guī)劃方法將對(duì)環(huán)境的建模與搜索融為一體，要求機(jī)器人系統(tǒng)具有高速的信息處理能力和計(jì)算能力，對(duì)環(huán)境誤差和噪聲有較高的魯棒性，能對(duì)規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋和校正，但是由于缺乏全局環(huán)境信息，所以規(guī)劃結(jié)果有可能不是最優(yōu)的，甚至可能找不到正確路徑或完整路徑。

局部路徑規(guī)劃和全局路徑規(guī)劃并沒有本質(zhì)區(qū)別。前者只是把全局路徑規(guī)劃的環(huán)境考慮得更復(fù)雜一些，即環(huán)境是動(dòng)態(tài)的。很多適用于全局路徑規(guī)劃的方法經(jīng)過改進(jìn)都可以用于局部路徑規(guī)劃；而適用于局部路徑規(guī)劃的方法都可以適用于全局路徑規(guī)劃。

在已知的靜態(tài)環(huán)境中，一般采用一次性規(guī)劃即可得到一條可行路徑。隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，環(huán)境復(fù)雜性相應(yīng)增加。機(jī)器人難以獲取關(guān)于環(huán)境的全部描述，機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)開始時(shí)也可能對(duì)環(huán)境一無所知，機(jī)器人只能通過裝配于自身的傳感器在運(yùn)動(dòng)過程中獲取環(huán)境信息，根據(jù)這些局部信息做出相應(yīng)的分析、判斷與決策，提高機(jī)器人對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。理想的移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)該具有如下能力：當(dāng)處于一個(gè)未知的、動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境中時(shí)，通過探索掌握環(huán)境信息，自主地決定路徑，避開障礙物，實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)。因此，和全局規(guī)劃方法相比較，局部規(guī)劃方法更具有實(shí)時(shí)性和實(shí)用性，局部路徑規(guī)劃的研究成為主流。