Планування траєкторій — це сукупність методів і алгоритмів, які дозволяють визначити оптимальний або здійсненний шлях, яким агент (робот, автономний транспортний засіб, дрон тощо) повинен слідувати для досягнення заданої мети з урахуванням різних обмежень (перешкоди, динаміка, фізичні закони). Цей процес передбачає прогнозування змін середовища, врахування невизначеності та забезпечення фізичної можливості переміщення. Відрізняється від простого навігаційного планування тим, що охоплює не лише генерацію маршруту, а й динамічну адаптацію та відповідність реальним можливостям агента. Є ключовим компонентом автономних систем та сучасної робототехніки.
Приклади використання та застосування
Планування траєкторій використовується для керування промисловими роботами при складних маніпуляціях, забезпечення безпечного руху автономних транспортних засобів у містах, координації руху дронів під час моніторингових місій. Застосовується також у віртуальній анімації, роботизованій хірургії та автоматизованій логістиці.
Наприклад, промисловий зварювальний робот використовує планування траєкторій, щоб переміщати маніпулятор без зіткнень, а автономне авто — для прогнозування маневрів та уникнення перешкод із оптимізацією маршруту.
Основне програмне забезпечення, бібліотеки та фреймворки
Серед поширених open source інструментів: MoveIt! (робототехніка), OMPL (Open Motion Planning Library), ROS Navigation Stack (мобільна робототехніка), TrajOpt (оптимізація траєкторій), Drake і Tesseract. Ці фреймворки надають широкий спектр алгоритмів — від простих (A*, Дейкстри) до складних (RRT*, PRM, нелінійна оптимізація).
Останні розробки та тренди
Серед актуальних тенденцій — інтеграція машинного навчання для прогнозування руху динамічних перешкод, оптимізація у реальному часі на основі гібридних алгоритмів, врахування невизначеної сенсорної інформації. Також розвивається взаємодія інструментів, автоматизація налаштувань і адаптація до дедалі складніших і динамічних середовищ, зокрема для автономної міської мобільності та колаборативної робототехніки.