Planowanie trajektorii to zbiór metod i algorytmów pozwalających wyznaczyć optymalną lub wykonalną ścieżkę, którą agent (robot, pojazd autonomiczny, dron itp.) powinien podążać, by osiągnąć określony cel, uwzględniając różnorodne ograniczenia (przeszkody, dynamikę, prawa fizyki). Proces ten obejmuje przewidywanie zmian w otoczeniu, zarządzanie niepewnością oraz zapewnienie fizycznej wykonalności ruchu. Od prostego wyznaczania trasy różni się tym, że integruje nie tylko generowanie ścieżki, ale także dynamiczną adaptację i zgodność z rzeczywistymi możliwościami agenta. Jest kluczowy dla nowoczesnych systemów autonomicznych i robotyki.
Przykłady zastosowań i użycia
Planowanie trajektorii stosuje się m.in. do sterowania robotami przemysłowymi podczas złożonych manipulacji, umożliwiania bezpiecznego poruszania się pojazdów autonomicznych w środowiskach miejskich czy koordynacji ruchów dronów podczas misji nadzoru. Znajduje również zastosowanie w animacji wirtualnej, chirurgii robotycznej i automatyzacji logistyki.
Przykładowo, robot spawalniczy wykorzystuje planowanie trajektorii, by poruszać ramieniem wokół elementów bez kolizji, a samochód autonomiczny – by przewidywać manewry, omijać przeszkody i optymalizować trasę.
Główne narzędzia programistyczne, biblioteki i frameworki
Do najpopularniejszych narzędzi open source należą: MoveIt! (robotyka), OMPL (Open Motion Planning Library), ROS Navigation Stack (robotyka mobilna), TrajOpt (optymalizacja trajektorii), Drake i Tesseract. Frameworki te oferują szeroki zakres algorytmów – od prostych (A*, Dijkstra) po zaawansowane (RRT*, PRM, optymalizacja nieliniowa).
Najnowsze trendy i kierunki rozwoju
Obecne trendy obejmują integrację uczenia maszynowego do przewidywania ruchów przeszkód dynamicznych, optymalizację w czasie rzeczywistym przy użyciu algorytmów hybrydowych oraz radzenie sobie z niepewnością percepcji środowiska. Rozwija się interoperacyjność narzędzi, automatyzacja konfiguracji oraz adaptacja do coraz bardziej złożonych i dynamicznych środowisk – zwłaszcza w autonomicznej mobilności miejskiej i robotyce współpracującej.