在ROS中,常用的局部路径规划算法包括:
动态窗口法(DWA)
原理:在速度空间(v,w)中采样多组速度,模拟这些速度在一定时间内的运动轨迹,通过评价函数对轨迹进行评价,选取最优轨迹对应的速度驱动机器人运动。
优点:计算简单,适用于差分和全向车模。
缺点:前瞻性不足,动态效果差,不适用于阿克曼模型车模。
时间弹性带(TEB)
原理:连接起始、目标点,让路径可以变形,变形条件是将所有约束当做橡皮筋的外力。通过图优化求解多目标优化问题。
优点:前瞻性好,适用于各种车模,对动态障碍有较好的避障效果。
缺点:计算复杂,速度和角速度波动大,控制不稳定。
模型预测控制(MPC)
原理:在每一个采样时刻,根据当前的测量信息,在线求解一个有限时间开环优化问题,并将得到的控制序列的第一个元素用于被控对象。
优点:可以考虑空间状态变量的各种约束,适用于多输入多输出的复杂控制系统,能使车辆的控制更加平稳、更接近于期望轨迹。
缺点:计算复杂度较高。
Trajectory Rollout
原理:采样机器人当前的状态,针对每个采样的速度,计算机器人以该速度行驶一段时间后的状态,得出一条行驶的路线,利用评价标准为多条路线打分,选择最优路径。
优点:能在一定程度上实现避障和路径规划。
缺点:与DWA相比,效率较低,内存占用较多。