近年來，計(jì)算機(jī)科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出可以在各種環(huán)境中使用的移動(dòng)機(jī)器人。然而，為了有效地在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中導(dǎo)航，這些機(jī)器人需要具備更高的“技能”與更靈活的方法——隨機(jī)應(yīng)變， 規(guī)劃更安全的路徑到它們想要的目的地去。

▲機(jī)器人跟隨人穿過有各種靜態(tài)障礙物的環(huán)境的不同快照。機(jī)器人保持在測(cè)量路徑上，與操作人員保持安全距離。來源：Antonucci等人

現(xiàn)有的機(jī)器人安全路徑規(guī)劃方法分為兩大類。第一種是對(duì)用戶進(jìn)行培訓(xùn)，將機(jī)器人的控制完全委托給用戶，用戶可以監(jiān)控機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)并確定它們的軌跡。第二類則是訓(xùn)練機(jī)器人，讓其能規(guī)劃自己的路徑并自主移動(dòng)。雖然后者的一些已經(jīng)卓有成效，但也出現(xiàn)了一些挑戰(zhàn)，比如機(jī)器人可能是“不可靠”的，尤其是當(dāng)機(jī)器人在復(fù)雜的充滿人或者其他動(dòng)物的環(huán)境中導(dǎo)航時(shí)。為了獲得更令人滿意的結(jié)果，則通常需要昂貴的硬件和傳感器。

特倫托大學(xué)（University of Trento ）的研究人員最近在arXiv上預(yù)發(fā)表的一篇論文中提到他們開發(fā)了一種新的機(jī)器人路徑規(guī)劃框架（framework），可允許機(jī)器人簡單地通過跟隨在他們前面行走的人類操作員來識(shí)別和學(xué)習(xí)通往期望目的地的安全路徑。開展這項(xiàng)研究的研究人員之一Alessandro Antonucci告訴Tech Xplore：“在機(jī)器人必須通過在非結(jié)構(gòu)化和人員密集的工作環(huán)境中導(dǎo)航來跟隨人類操作員的人機(jī)交互中，安全顯然是首要的。人們走路的時(shí)候一般只專注于自己前方要走的路，我們工作的主要目標(biāo)是將機(jī)器人的日常路徑規(guī)劃委托給人類，從而使它能夠記住行進(jìn)的路徑，并在未來的任務(wù)中重復(fù)這些路徑?！?/p>

▲機(jī)器人通過機(jī)載攝像頭探測(cè)并識(shí)別走在其前面的引路人(綠框)和其他人(紅框)。來源：Antonucci等人

Antonucci和他的同事們開發(fā)的方法大大簡化了路徑規(guī)劃，因此在路徑規(guī)劃過程中不需要特別昂貴的傳感器或高度先進(jìn)的軟件。盡管它的復(fù)雜性不高，而且他們使用的傳感器價(jià)格也很低，但它的表現(xiàn)卻非常出色。其根本原理在于該設(shè)計(jì)允許機(jī)器人識(shí)別人類“領(lǐng)路者”，然后定位和跟蹤他的動(dòng)作。安東努奇說：“基于激光掃描儀和深度相機(jī)的特殊傳感器融合是我們工作的一個(gè)特點(diǎn)，這一特殊傳感器一般安裝在機(jī)器人底盤上，使機(jī)器人能夠?qū)㈩I(lǐng)路者與其周圍的其他人區(qū)分開來，從而確保跟蹤的魯棒性。此外，機(jī)器人周圍實(shí)體距離的高精度確保了其安全性，因?yàn)闄C(jī)器人可以在與靜態(tài)障礙物和其他人碰撞之前及時(shí)停止前進(jìn)。”

研究人員的框架綜合運(yùn)用了最先進(jìn)的技術(shù)，并且是高度模塊化的，這意味著它可以通過添加或刪除某些模塊來進(jìn)行調(diào)整、修改和改進(jìn)，而不會(huì)改變其整體設(shè)計(jì)。

“目前，機(jī)器人如果注意到途中有障礙物，只能安全為重，選擇停下來。我們接下來的研究將專注于優(yōu)化機(jī)器人和人類之間的互動(dòng)。例如，我們正在考慮增加可穿戴設(shè)備，一旦領(lǐng)路者所走的道路實(shí)際上并不適合機(jī)器人，機(jī)器人可以通過這些設(shè)備提前與人類領(lǐng)路者溝通?！蔽磥?，這組研究人員設(shè)計(jì)的新方法可能用于低成本移動(dòng)機(jī)器人的開發(fā)，這些機(jī)器人可以更安全、更高效地在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中導(dǎo)航。由于不需要昂貴的傳感器和軟硬件，該框架應(yīng)該很容易在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。