TPS-A* : planification de trajectoire pour véhicules de forme quelconque avec vérification certifiée des collisions dans l'espace des paramètres de trajectoire

Des chercheurs proposent TPS-A, un planificateur de trajectoire global pour véhicules au sol qui prend en compte la forme exacte du véhicule, y compris non convexe, sans surcoût de calcul notable. Il s'agit d'un lattice planner dont les arêtes sont des trajectoires cinématiquement faisables, produites par des générateurs paramétrés. Une grille précalculée pour chaque empreinte au sol renvoie, en un seul passage sur les obstacles locaux, une distance libre certifiée le long de chaque trajectoire candidate. Le coût de vérification de collision par nœud ne dépend donc ni de la complexité de l'empreinte ni du nombre de trajectoires. Les auteurs démontrent que cette grille ne surestime jamais la distance libre réelle de l'empreinte balayée en continu. Sur 300 environnements encombrés, avec l'empreinte réelle et la même pose d'arrivée pour tous les planificateurs, TPS-A résout toutes les requêtes dont la pose d'arrivée est libre en 3 ms en médiane, sur un AMD Ryzen 7 2700X. C'est comparable à hybrid A, dont 45 % des chemins touchent des obstacles, et près de soixante fois plus rapide que le seul autre planificateur sans collision, un state-lattice classique. Avec un but en position seule, il est 89 fois plus rapide qu'hybrid A.

Pour les intégrateurs de robots mobiles et d'AMR, le compromis habituel est de modéliser le véhicule par un disque, ce qui est rapide mais conservateur, ou de vérifier l'empreinte exacte, ce qui est sûr mais coûteux. Ce travail vise à lever ce compromis. L'intérêt concret concerne les engins à géométrie atypique, comme un chariot à fourches que l'étude arrive à docker alors qu'aucun modèle convexe ne l'admet, ou les manœuvres en couloirs étroits. Le taux de 45 % de chemins en collision pour hybrid A* avec l'empreinte vraie rappelle que certaines solutions rapides ne sont pas fiables. Il faut toutefois rester prudent : les chiffres viennent de simulations générées par les auteurs, sur un seul CPU, et une seule démonstration réelle est citée, un robot circulant sur un campus universitaire parmi des piétons.

Ce résultat s'inscrit dans la lignée des planificateurs par treillis et d'hybrid A, devenu une référence pour le stationnement automatisé et les véhicules autonomes. TPS-A s'appuie aussi sur des tirs de Reeds-Shepp, certifiés comme trajectoires des mêmes générateurs, pour atteindre exactement le but avec ou sans cap. Les auteurs annoncent des garanties de chemins sans collision et de sous-optimalité bornée par rapport à leur abstraction en treillis, et un test exact indépendant n'a trouvé aucune collision. Il s'agit d'une prépublication arXiv, sans produit ni déploiement industriel annoncé. La suite dépendra de la disponibilité du code et de tests sur de vrais engins logistiques.