智能运动与无碰撞运动规划器

在 RoboDK 中，“智能运动”和“无碰撞运动规划器”（PRM）均旨在帮助机器人移动时避开障碍物。然而，它们采用不同的数学模型和工作流程来完成这项任务。

无碰撞运动规划器中的运动规划功能通过使用名为“概率路线图”（PRM）的运动规划算法，在机器人的工作空间内自动生成无碰撞路径。

如何连接目标

这两种运动规划器之间的最大区别在于，在机器人移动之前需要进行多少准备工作。

PRM 规划器的工作原理类似于构建永久性的道路网络。它首先运行“建设阶段”，在此阶段会花费数分钟时间随机放置点并尝试将它们连接成一张巨大的路线图。一旦地图构建完成，由于“道路”已经建成，寻找路径便能瞬间完成。然而，如果工作站内哪怕移动了一张台面、一个箱子或任何其他物体，整个地图就会失效，必须从头开始重建。

Smart Motion的设计则灵活得多。它省去了耗时的地图构建步骤。该系统会精确分析机器人的当前位置和目标位置，然后在障碍物之间寻找一条安全的“通道”。这是一个一步到位的过程：选择点（目标），点击“生成”，机器人便开始移动。若机器人单元内有物体被移动，只需再次点击“生成路径”，无需等待新地图生成。

注：Smart Motion 在这方面表现更佳，因为它能保持工作流程的连续性。每当工作站布局发生微小变化时，您无需每次都停下来花 15 分钟进行“重新映射”。

计算时间

运动规划中的“速度”不仅指机器人移动的速度，还包括规划器进行计算所需的时间。

PRM 规划器中的“查询阶段”（在地图上查找路径）速度非常快，但随之而来的“构建阶段”却非常漫长。如果工作站始终保持静态，这当然很好；但如果频繁进行调整，就会耗费大量时间。

Smart Motion 采用的算法在解决单个“A 到 B”问题时速度极快。它会同时从路径的两端开始搜索，并在中间汇合。这使得在处理大多数常见任务时，“思考时间”几乎可以忽略不计。

狭窄空间导航

任何运动规划器的核心在于碰撞检测与规避。因此，生成的安全路径的精度是一个非常重要的因素。

PRM 规划器依赖于建图阶段放置的随机点。如果随机点未落在狭窄空间内，即使实际空间十分宽敞，机器人也会认为路径受阻。更大的采样数量和每个采样点更多的边缘将生成更精细的路线图，虽然生成时间会更长，但能带来更精确的解决方案。

Smart Motion 为此类棘手场景提供了“受限空间”选项。启用该选项后，求解器将被迫在关节空间而非笛卡尔空间中运行。通过这种方式，系统在测试位姿时能确定唯一的关节配置，从而避免因单个笛卡尔位姿存在多种可能解而引发的问题。简而言之，这有助于规划器记住机器人的位置和配置，以确保找到的路径得以保留。

平滑性与安全性

这两种运动规划器都允许我们控制机器人对周围环境的“关注”程度。

若要使用 PRM 规划器获得更平滑或更安全的路径，需要相应地增加“采样数”和“每个采样中的边界数”。这会改善地图质量，但会延长等待时间。

Smart Motion 采用一个简单的“路径质量”滑块，其限制如下：

1.粗略：适用于开阔空间，可立即获得结果。

2.精细：此模式适用于复杂任务。它会强制机器人采取“微小步长”，以检测碰撞并生成整体平滑的路径。