路径与轨迹

在日常说话里，“路径”和“轨迹”听起来像是一回事，但在机器人学里它们是两个不同的步骤，把它们分清楚很要紧。路径纯粹是路线的形状——机器人将要经过的那一连串姿态构成的几何线条，从起点到目标——完全不涉及时间。它就像画在地图上的一条小道：它指出该往哪走，却没说多快走、什么时候走。轨迹则给同一条路线钉上一只时钟：它精确地规定机器人在每一个时刻应该处在哪里，因而也就隐含了每一刻的速度和加速度。路径回答的是“往哪走？”；轨迹回答的是“往哪走，而且每一步走多快？”

规划通常照这个顺序进行，是有充分理由的。先由规划器找出一条路径——一条畅通、不碰撞的空间路线——这一步只操心几何。接着，由一个单独的步骤（叫做时间参数化或轨迹生成）给这条路径配上机器人电机真正能执行的时间安排：平滑地加速、在转角处减速、绝不索要超出硬件所允许的力或速度。同一条路径，既可以变成一条缓慢温和的轨迹，也可以变成一条又快又猛的轨迹。这样把工作拆开非常有力：避开障碍这道难解的几何题只解一次，而平稳移动、不越出机器人极限这件事，则在它之上、随后再来处理。