小鹏汽车 机器人运动规划算法工程师 面试题精选:10道高频考题+答案解析

关于小鹏汽车

小鹏汽车全面布局人形机器人(Iron系列),运动规划是实现自主导航与灵巧操作的核心技术。面试特别注重算法工程落地能力。


第1题:A*算法实现与工程优化

答案要点:

A核心是维护优先队列,每次取f=g+h最小的节点扩展。双向A起点和终点各维护一棵搜索树,将搜索空间从O(b^d)降至O(b^(d/2))。

工程优化:加权A*(f=g+ε·h)放弃最优性但大幅提速;JPS在栅格地图上减少90%+扩展节点;层级规划先粗后精;缓存策略复用搜索树。

第2题:RRT*/RRT-Connect/RRT选型

答案要点:

RRT随机采样+向最近节点扩展,概率完备但路径质量差。RRT*增加rewire步骤,渐进收敛到最优。RRT-Connect双树交替扩展,窄通道场景收敛极快。

选型:高维构型空间用RRT*,实时规划用RRT-Connect,路径需复用或作为MPC参考线时值得做rewiring。

第3题:Hybrid A*与运动学约束

答案要点:

Hybrid A搜索空间从离散格点变为连续+离散的混合,节点用运动基元扩展,状态空间引入朝向角θ。定期尝试Reeds-Shepp曲线直连目标点提前终止搜索。小鹏人形机器人步行规划需要足尖轨迹连续性,Hybrid A天然处理该问题。

第4题:TEB轨迹优化

答案要点:

TEB把路径想象成橡皮筋,受路径长度力(收缩)、平滑力、时间约束力(均匀拉伸)、避障力(推开障碍物)作用变形。用稀疏非线性优化求解。

工程问题:避障不收敛时fallback到全局重规划;路径抖动时加时间一致性惩罚项;窄通道中动态放大避障权重。

第5题:DWA动态窗口法

答案要点:

在速度空间(v,ω)采样→模拟轨迹→评价函数打分→选最高分。搜索空间受三重约束:可达速度、动态窗口(加减速限制)、安全速度(能及时停下)。

评价函数G(v,ω)=α·heading+β·dist+γ·velocity。归一化是关键------不归一化权重没有意义。DWA+TEB结合:DWA前端快速过滤+TEB后端精细优化。

第6题:GJK碰撞检测算法

答案要点:

GJK通过计算两个凸体的Minkowski差是否包含原点来判断碰撞。支持体通过Support函数生成,逐步迭代缩小包含原点的单纯形。

只适用于凸体,非凸体需要先分解为凸体组合。EPA算法可扩展计算最短分离距离和穿透深度。

第7题:速度规划------S-T图与速度曲线

答案要点:

S-T图将路径距离s与时间t的二维空间,障碍物在S-T图中投影为占用的区域。在S-T图中搜索一条不与障碍物占用区域重叠的曲线,确定每个时刻应到达的距离。

梯形速度曲线简单但加速度有突变,S形速度曲线(加加速度连续)更平滑但计算稍复杂。

第8题:系统设计------人形机器人全身运动规划架构

答案要点:

分层架构:任务层(任务拆解)→全局规划(Hybrid A*走哪条路)→局部规划(TEB/DWA精调轨迹)→控制层(MPC/WBC跟踪轨迹)。状态机管理各阶段切换,安全层实时监控碰撞风险。

第9题:动态避障中的TEB实时重规划

答案要点:

动态障碍物出现时TEB可能陷入局部极小值,解决策略:重规划触发条件(代价突变>阈值时),fallback机制(TEB失败→用RRT-Connect生成新路径→重新喂给TEB),热启动(利用上一帧优化结果加速收敛)。

第10题:非结构化环境的RRT*落地实践

答案要点:

非结构化环境(草地、碎石路)中代价函数需要结合地形可通过性。在RRT*的cost中加入地形代价(基于视觉的地形分类)。后处理做轨迹平滑(B样条曲线拟合),输出给MPC作为参考轨迹。


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