経路計画は、ロボットが目標地点に到達するための経路を計算します。障害物、ロボットの形状、およびさまざまな経路のコストを考慮します。出力は、ロボットがたどることができるウェイポイントのシーケンス、または連続した経路です。動作計画は、タイミングとダイナミクスを追加します。経路計画は、いつではなく、どこへ行くかに関するものです。

代表的なアルゴリズムとしては、ダイクストラ法とA*アルゴリズムが挙げられます。ダイクストラ法はグラフ内の最短経路を探索します。A*アルゴリズムはヒューリスティックな手法を取り入れることで探索速度を向上させます。グリッドマップでは、A*アルゴリズムは高速かつ効果的です。連続マップでは、RRTやPRMといったサンプリングベースのプランナーが、ランダムに構成をサンプリングしてそれらを接続することで探索空間を探索します。

経路計画に関する考慮事項

• 最短経路：距離を最小化する。
• 最も安全な経路：障害物との距離を最大限に確保する。
• 最もスムーズな経路：カーブと加速を最小限に抑える。
• エネルギー効率の良い経路：上り坂での移動やブレーキの使用を最小限に抑える。
• 動的な障害：環境の変化に応じて計画を再考する。

短い経路は危険かもしれない。安全な経路は長いかもしれない。プランナーは、これらの要素に重み付けをしたコスト関数を最適化する。倉庫では、コストは時間かもしれない。手術ロボットでは、コストは計画された軌道からのずれかもしれない。惑星探査車では、コストは立ち往生するリスクかもしれない。経路計画は、地図と実際の動きをつなぐ架け橋である。経路計画がなければ、ロボットは行きたい場所は分かっていても、そこへどうやって行くかは分からない。経路計画があれば、ロボットは人間の介入なしに複雑な環境をナビゲートできる。