人工势场法

目标产生吸引力、障碍物产生排斥力，机器人顺着合力走的实时避障方法。

人工势场法由 Khatib 在 1985 年 ICRA、1986 年 IJRR 的论文中提出，用于机械臂和移动机器人的实时避障，当时在 PUMA 560 机械臂上实现。它把空间看成一张势能图：目标处势能最低、产生吸引力，障碍物附近势能高、产生排斥力（通常只在一定距离内生效）。每个控制周期计算势能下降最快的方向（负梯度，即合力方向），让机器人朝这个方向走一小步。优点是计算量很小、能随传感器数据实时更新，也能处理移动障碍；主要缺陷是会陷入局部极小值——吸引力和排斥力恰好抵消时机器人停住或来回震荡，而且不保证路径最短。所以它多用作局部避障层，与 A*、RRT 等全局规划器配合；后来的黎曼运动策略等反应式方法思路与之相近。

例子移动机器人要穿过一扇窄门，门框两侧各有排斥场、门后目标有吸引场；门太窄时两侧排斥力加起来抵消了吸引力，机器人停在门前不动，这就是局部极小值。

也叫

势场法、Potential field method

相关

避障、路径规划、快速扩展随机树、A* 算法、黎曼运动策略、控制障碍函数

来源

Khatib, Real-Time Obstacle Avoidance for Manipulators and Mobile Robots (IJRR 1986)
Wikipedia: Motion planning（Artificial potential fields 一节）