Die Pfadplanung berechnet eine Route, die ein Roboter zu einem Ziel führen kann. Dabei werden Hindernisse, die Form des Roboters und die Kosten verschiedener Routen berücksichtigt. Das Ergebnis ist eine Folge von Wegpunkten oder ein durchgehender Pfad, dem der Roboter folgen kann. Die Bewegungsplanung ergänzt diese Informationen um Zeit und Dynamik. Bei der Pfadplanung geht es um das Wo, nicht um das Wann.

Die klassischen Algorithmen sind Dijkstra und A*. Dijkstra findet den kürzesten Pfad in einem Graphen. A* verwendet eine Heuristik, um die Suche zu beschleunigen. Auf einer Gitterkarte ist A* schnell und effektiv. Auf einer kontinuierlichen Karte erkunden stichprobenbasierte Planungsverfahren wie RRT und PRM den Suchraum, indem sie zufällig Konfigurationen auswählen und diese verbinden.

Überlegungen zur Wegplanung

• Kürzester Weg: Distanz minimieren.
• Sicherster Weg: größtmöglichen Abstand zu Hindernissen gewährleisten.
• Optimalste Route: Kurven und Beschleunigung minimieren.
• Energieeffiziente Route: Bergauffahrten und Bremsvorgänge minimieren.
• Dynamische Hindernisse: Planen Sie neu, wenn sich die Umgebung ändert.

Ein kurzer Weg kann unsicher sein. Ein sicherer Weg kann lang sein. Der Planer optimiert eine Kostenfunktion, die diese Faktoren gewichtet. In einem Lagerhaus könnten die Kosten beispielsweise die Zeit sein. Bei einem Operationsroboter könnten die Kosten die Abweichung von der geplanten Bahn sein. Bei einem Planetenrover könnten die Kosten das Risiko des Festfahrens sein. Die Pfadplanung ist die Brücke zwischen Karte und Bewegung. Ohne sie weiß der Roboter zwar, wohin er will, aber nicht, wie er dorthin gelangt. Mit ihr kann der Roboter komplexe Umgebungen ohne menschliches Eingreifen navigieren.