ПЛАНИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЙ
В робототехнике принятые решения в конечном итоге воплощаются в движениях исполнительных механизмов. Задача позиционирующего движения состоит в доставке робота или его конечного исполнительного механизма в заданную целевую позицию. Это — сложная задача, но еще сложнее задача согласующего движения, при выполнении которой робот движется, находясь в физическом контакте с препятствием. Примером согласующего движения является закручивание электрической лампочки манипулятором робота или подталкивание роботом ящика для его перемещения по поверхности стола.
Начнем с поиска подходящего представления, которое позволяло бы описывать и решать задачи планирования движений. Как оказалось, более удобным для работы по сравнению с исходным трехмерным пространством является пространство конфигураций — пространство состояний робота, определяемых положением, ориентацией и углами поворота шарниров. Задача планирования пути состоит в поиске пути от одной конфигурации к другой в пространстве конфигураций. В этой книге уже встречались различные версии задачи планирования пути, а в робототехнике основной характерной особенностью планирования пути является то, что в этой задаче должны рассматриваться непрерывные пространства. В литературе по робото-техническому планированию пути рассматривается широкий набор различных методов, специально предназначенных для поиска путей в непрерывных пространствах с большим количеством измерений. Основные семейства применяемых при этом подходов известны под названиями декомпозиции ячеек и скелетирования. В каждом из этих подходов задача планирования непрерывного пути сводится к задаче поиска в дискретном графе на основе выявления некоторых канонических состояний и путей в свободном пространстве. Во всем данном разделе предполагается, что движения детерминированы, а информация о локализации робота является точной. В следующих разделах эти предположения будут ослаблены.