一、前言
Human-aware机器人导航是人机交互和运动规划的交叉研究方向,它同时考虑机器人导航问题和导航时与环境中的行人交互问题。
二、Human-aware机器人导航应用领域
机器人引导问题、机器人陪护问题、机器人运送问题等等。
三、Human-aware机器人导航特性
基于Human-aware机器人导航的目的是机器人的导航行为更够被环境中的行人接受,具体来说让机器人导航具有以下特性:
- 舒适性:机器人的导航交互行为不会让行人感觉到惊扰或者紧张,舒适性不但要求机器人导航行为能够保证安全,还需要让环境中的行人感觉安全;
- 自然性:机器人的导航交互行为能够和人与人之间的交互行为类似,这种相似性体现在底层运动控制上,例如运动的加速度、速度、距离控制等因素;
- 社交性:机器人的导航交互行为能够符合社交习惯,社交性从较高层次要求机器人行为,例如右侧通行等社交习惯。
Human-aware机器人导航算法需要环境行人的状态信息(位置、速度),然后将这些信息融合到基于动态窗口避障的局部规划器中。
四、Human-aware机器人导航中的亲近性模型和社交力模型
亲近性模型将人与人之间的亲密程度分为四类并分别给出四种合适的距离范围,在建议范围内的交互行为能够给出交互个体带来心理舒适感。亲密性模型对机器人导航的距离控制起到很大的借鉴作用。
社交力模型假设行人之间的导航行为遵循力学模型,每个个体都会受到三种力的作用:
- 周围障碍物施加的排斥力;
- 其他行人的排斥力;
- 目标点的吸引力;
根据这一假设在任一时刻,行人的加速度、速度等运动参数都可以被精确计算。社交力模型能够产生和现实场景很相似的群体行为,例如基于该模型能够自发形成稳定的人流通道。