图解自动驾驶中的运动规划(Motion Planning)，附几十种规划算法_自动驾驶驾驶动态规划算法(1)
本文主要介绍了机器人中的感知模块、控制模块和决策规划模块，重点围绕运动规划技术展开。运动规划以最优性为核心，规划机器人在给定起点和终点条件下的无冲突行进状态序列。文章详细解释了路径规划和轨迹规划的区别与联系：路径规划以可达性为核心，基于静态环境规划最优路径；轨迹规划以稳定性和快速性为核心，基于运动学和动力学约束规划运动状态。此外，文章还介绍了全局规划和局部规划的不同方法及其应用，并附有 ROS C++、Python/Matlab 等语言的实现案例，帮助读者理解原理。最后，文章提供了丰富的学习资源和项目案例，供读者参考和学习。
感知模块类似于感觉器官，负责接收和处理外部环境的信息，包括定位、建模和多传感器融合等技术；控制模块相当于执行机构，通过接收指令完成电机和引擎的动作控制，涉及鲁棒控制和模型预测控制等技术；决策规划模块类似于决策中枢，基于感知模块提供的实时信息进行行为预测和决策，并将决策指令发送至控制模块执行。
在决策规划中，有一类技术称为运动规划，那么什么是运动规划呢？
2 什么是运动规划？
运动规划(Motion Planning)以最优性为目标，在给定的起始点和目标点之间，规划机器人无冲突的运动轨迹。运动规划框架如下所述，主要包含路径规划与轨迹规划两大组成部分。
那路径规划和轨迹规划有什么区别和联系呢？
- 路径规划(Path Planning)
以路径可达性为目标，基于路径规划中的约束条件（如障碍物等），规划机器人首末位置间的最优路径序列，使其行进过程无冲突。
基于稳定性和快速性的核心要求，轨迹规划（Trajectory Planning）遵循运动学和动力学约束，结合路径序列，规划运动状态，使其趋近于全局路径。
通常，路径规划的参数包括全局静态环境，也被称为全局规划；而轨迹规划的参数则包括全局路径、动态环境以及模型约束，通常在局部区域执行动态避障和路径跟踪任务，也被称为局部规划。
本专栏深入讲解路径规划与轨迹规划技术，并采用工程实践中广泛使用的ROS C++语言，结合仿真中常用的Python/Matlab三种语言，实现多种算法的编程实现，帮助读者理解其原理。同时，补充了部分控制理论、传感器技术以及机器人运动学和动力学建模等内容，以补充运动规划的底层知识，具体课程安排将在后面章节详细说明。
3 运动规划实战教程
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🚀 第零章——自动控制原理
- 控制原理 | 基于Matlab的控制系统仿真功能概述
- 控制原理 | PID控制系统调节参数对性能的影响及整定技巧
- 控制原理 | 区分系统误差、随机误差与偶然误差的要点及实例分析
- 控制原理 | 傅里叶级数与傅里叶变换原理及应用关系解析
- 控制原理 | 卡尔曼滤波算法原理详解及案例实践
🚀 第一章——常见机器人建模
- 建模分析 | 图文详解D-H法(以SCARA机器人为例)
- 建模分析 | 仿人机器人(五连杆、七连杆)拉格朗日动力学建模
- 建模分析 | 平面2R机器人(二连杆)运动学与动力学建模(附Matlab仿真)
- 建模分析 | 差速轮式移动机器人运动学建模(附Python/Matlab仿真)
- 建模分析 | 阿克曼机器人运动学建模(附Python/Matlab仿真)
本章将深入解析常用地的图结构，通过数学公式...原样保留，结合实例分析其应用特点。
- 地图结构分析 | 栅格地图占据方式图解（附Matlab代码实现）
- 地图结构分析 | 代价地图绘制原理图解并附ROS C++仿真代码
- 地图结构分析 | 维诺图Voronoi原理图解及C++/Python/Matlab代码实现
- 地图结构分析 | 八叉树Octomap原理详解及其Rviz可视化实现
🚀 第三章——全局规划之图搜索
- 路径规划 | 对比分析A*、Dijkstra、GBFS异同点(附C++、Python及Matlab实现)
- 路径规划 | 可视化解析JPS路径规划算法(附ROS C++、Python及Matlab实现)
- 路径规划 | Theta*算法路径规划可视化解析(附ROS C++、Python及Matlab实现)
- 路径规划 | Lazy Theta*路径规划可视化解析(附ROS C++、Python及Matlab实现)
- 路径规划 | 动态A*(D*)算法路径规划对比(附ROS C++、Python及Matlab实现)
- 路径规划 | LPA*算法路径规划优化解析(附ROS C++、Python及Matlab实现)
- 路径规划 | D* Lite路径规划算法可视化解析(附ROS C++、Python及Matlab实现)
- 路径规划 | Voronoi图算法路径规划解析(附ROS C++、Python及Matlab实现)
🚀 第四章——全局规划之采样搜索
- 路径规划 | 图解概率路图PRM原理及其参数分析
- 路径规划 | 图解RRT算法(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
- 路径规划 | 图解RRT*算法(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
- 路径规划 | 图解RRT-Connect算法(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
- 路径规划 | 图解Informed RRT*算法(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
🚀 第五章——智能算法
路径规划 | 蚁群算法的图解分析及其实现（附ROS C++/Python/Matlab代码）
路径规划 | 粒子群算法的图解解析及其实现（附ROS C++/Python/Matlab代码）
路径规划 | 遗传算法的图解解析及其实现（附ROS C++/Python/Matlab代码）
🚀 第六章——局部路径规划
- 轨迹规划 | 可视化说明路径跟踪PID算法(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
- 轨迹规划 | 基于最优控制LQR算法的路径跟踪实现(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
- 轨迹规划 | 基于模型预测控制MPC算法的路径跟踪优化(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
- 轨迹规划 | 动态窗口法DWA在路径跟踪中的应用(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
- 轨迹规划 | 人工势场法APF的路径跟踪研究(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
- 轨迹规划 | 社会力模型SFM的路径跟踪算法设计(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
- 轨迹规划 | 基于TEB算法的路径跟踪技术实现(附ROS C++/Python/Matlab仿真)
🚀 第七章——曲线生成与轨迹规划
- 曲线生成技术 | 基于多项式插值的轨迹规划可视化解析(附ROS平台的C++/Python/Matlab实现)
- 曲线生成技术 | 贝塞尔曲线生成原理的可视化解析与实现(基于ROS平台的C++/Python/Matlab代码)
- 曲线生成技术 | 三次样条曲线生成原理的可视化解析及其实现(附ROS平台的C++/Python/Matlab代码)
- 曲线生成技术 | B样条曲线生成原理及节点生成算法的可视化解析(基于ROS平台的C++/Python/Matlab实现)
- 曲线生成技术 | B样条曲线生成原理的可视化解析及其实现(附ROS平台的C++/Python/Matlab代码)
- 曲线生成技术 | Dubins曲线生成原理的可视化解析与实现(基于ROS平台的C++/Python/Matlab代码)
- 曲线生成技术 | Reeds-Shepp曲线生成原理的可视化解析及其实现(附ROS平台的C++/Python/Matlab代码)
🚀 第八章——趣味应用
趣味应用 | 硬核，机器人玩密室逃脱是否让你眼前一亮？(附代码)
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