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机器人运动的最优性:最优与优化运动

第一本关于机器人运动的书出版于1982年，副标题是“计划与控制”。⁵运动规划和运动控制之间的区别主要有历史根源。运动规划有时指几何路径规划，有时指开环控制;运动控制有时指开环控制，有时指闭环控制和稳定;有时计划被认为是脱机过程，而控制是实时的。从历史的角度来看，机器人运动规划源于为机器人提供运动自主的雄心:该领域诞生于计算机科学和人工智能社区。²²运动规划是关于确定一个运动的存在，以达到一个给定的目标，并计算一个如果这个存在。机器人运动控制起源于制造业和对机械手的控制^30.在汽车行业具有快速有效的应用。运动控制旨在将机器人工作空间中定义的任务转换为机器人电机空间中定义的一组控制函数:该问题的一个典型实例是找到一种方法，使焊接机器人的末端执行器遵循预定义的焊接线。

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关键的见解

机器人运动的最优性是什么?从控制和计算机科学，到数值分析和微分几何，这个问题的许多方面在不同的社区中被独立处理，有大量不同的方法语料库，例如，最大值原理，Hamilton-Jacobi-Bellman方程的应用，二次规划，神经网络，模拟退火，遗传算法，或贝叶斯推理。这些方法的最终目的是计算一个所谓的最优解决问题。本文的目的不是概述这个独立于机器人技术的语料库，而是强调“最优运动”和“优化运动”之间的区别。大多数时候，机器人算法旨在计算最优运动，实际上提供的优化运动根本不是最优的，而是给定优化方法的输出。计算最佳运动基本上是一个具有挑战性的问题，因为它可以通过对轮式移动机器人20多年的研究来说明(稍后我们将讨论)。

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