La pianificazione delle traiettorie comprende i metodi e gli algoritmi volti a determinare un percorso ottimale o realizzabile che un agente (robot, veicolo autonomo, drone, ecc.) deve seguire per raggiungere un obiettivo, rispettando vincoli come ostacoli, dinamica e leggi fisiche. Questo processo implica l'anticipazione dei cambiamenti ambientali, la gestione dell'incertezza e la garanzia della fattibilità fisica del movimento. Si distingue dalla semplice navigazione in quanto include non solo la generazione del percorso ma anche l'adattamento dinamico e la compatibilità con le effettive capacità dell'agente. È un elemento centrale nei sistemi autonomi e robotici moderni.
Casi d'uso ed esempi di applicazione
La pianificazione delle traiettorie viene impiegata per guidare robot industriali in compiti di manipolazione complessa, consentire ai veicoli autonomi di muoversi in sicurezza in ambienti urbani e coordinare i movimenti dei droni durante missioni di sorveglianza. È applicata anche nell'animazione virtuale, nella chirurgia robotica e nella logistica automatizzata.
Ad esempio, un robot di saldatura industriale utilizza la pianificazione delle traiettorie per muovere il braccio evitando collisioni, mentre un'auto autonoma sfrutta questi algoritmi per anticipare manovre e ottimizzare il percorso evitando ostacoli.
Principali strumenti software, librerie e framework
Tra gli strumenti open source più diffusi troviamo: MoveIt! (robotica), OMPL (Open Motion Planning Library), ROS Navigation Stack (robotica mobile), TrajOpt (ottimizzazione delle traiettorie), Drake e Tesseract. Questi framework propongono algoritmi dal più semplice (A*, Dijkstra) al più avanzato (RRT*, PRM, ottimizzazione non lineare).
Ultimi sviluppi, evoluzioni e tendenze
Tendenze recenti includono l'integrazione del machine learning per prevedere movimenti di ostacoli dinamici, l'ottimizzazione in tempo reale tramite algoritmi ibridi e la gestione della percezione incerta dell'ambiente. Focus attuali sono anche l'interoperabilità degli strumenti, la configurazione automatizzata e l'adattamento ad ambienti complessi e dinamici, soprattutto nella mobilità autonoma urbana e nella robotica collaborativa.