演示 / 机器人经典 / PRM

PRM:先建一张路网,再回答多次问路

随机选取不碰障碍的位置,用局部规划器尝试连接附近节点。构图完成后,起点和终点接入同一张路网,用 Dijkstra 找出图上的最短路径。

① 采样自由空间
样本与路网已搜索节点起点 S / 最终路径终点 G

可以这样观察

  1. 点击单步:先看到采样,再看到被保留或因碰撞被拒绝的候选连线。
  2. 播放到结束,切换查询 A / B / C:蓝色路网不变,只重新连接起终点并搜索。
  3. 把连接半径调小或减少节点再播放。图断开时会如实报告未找到路径,不会画穿墙的捷径。

修改参数会暂停并从固定种子重新构图,便于比较。半径使用场景坐标单位;采样目标是合法节点数,而不是总尝试次数。

论文与教学边界

依据 Kavraki、Švestka、Latombe、Overmars(1996)的构图/查询两阶段思想。这里把机器人简化为二维点,使用均匀采样、半径邻居、直线局部规划器与 Dijkstra;没有实现原论文的困难区域扩展策略,也不代表高维机械臂的完整规划器。

路径仅在当前离散路网内最短,不保证连续自由空间中的全局最短。有限采样找不到路,不等于问题无解。

对照精读:PRM 概率路线图 · 作者实验室:原论文与摘要