移动机器人社交性导航规划方法

发布时间：2021-12-02 14:23

　　导航规划是移动机器人在环境中自主作业的重要基础性问题。传统导航规划仅仅考虑机器人移动的安全性,将所有静态物体和动态物体都作为障碍物考虑。随着移动机器人进入到人类生活,人机共融对移动机器人导航规划提出了新的需求,要求机器人具有社交导航规划能力。所谓社交导航规划是指机器人在与人类共享空间时应根据人类的社交惯例进行导航规划的行为。该问题近年来成为移动机器人领域的热点问题。本文在此背景下,围绕机器人社交导航规划开展了机器人社交质量评估标准与机器人社交性导航规划两方面的研究。主要成果如下:1.提出了基于社交行为建模的机器人社交质量评估标准。将心理学与社会学领域的研究成果扩展到社交机器人的行为理论,建立了基于舒适性、自然性、社交性的机器人社交行为模型,设计了社交行为评估量化器。通过比较验证了评估标准量化的合理性。2.根据社交行为模型优化了基于社会力模型的导航规划算法。通过引入基于机器人社交行为模型的参数优化了原有社会力模型。相比较原有算法有效提高了移动机器人在不同智能体数量环境下的社交行为质量。3.设计并实现了一种基于深度强化学习的导航规划方法。通过序列化决策为传统导航规划问题建模,设计了采用基于... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２物体之间的活动空间示意图??

交行为模型是否能够获取更高的社交自然度分数。Ｒ．?Ｋｉｒｂｙ等人［３５］通过??设计社交成本网格来计算不同的社交行为所付出的社交成本，越少的付出成本代??表人类对该行为的接受度越高。Ｇ．?Ｆｅｒｒｅｒ等人［３３］研究了在校园环境中执行特定??任务的移动机器人的导航规划，研究定义了社会工作（Ｓｏｃｉａｌ?ｗｏｒｋ）的概念，表示??当人其他智能体进行交互的时候需要花费额外的社会工作，所以在交互中社会工??作花费越少，代表导航规划的社交性越强。??１．３社交机器人导航规划技术研究进展??图１．３显示了在社交导航规划方面各年的出版物数量，本文参考并引用了其??中部分有关移动机器人的相关文献。根据文献搜索引擎搜索出历年的相关文献结??果可以看出，在２００５年至２０１５年之间，有关社交机器人方面的研究热度近乎逐??年增加。２０１５年有关社交导航方面的出版物可达２３篇，其中涉及到移动机器人??的文献多迖１４篇。下文将根据社交机器人导航规划方法分为两类进行深入调研，??一种是基于模型方法的机器人社交导航规划；另一种是基于学习方法的机器人社??交导航规划。??２３??－?閟??１０?［５７］??１?８?＾??７??！－！ｉ，６ｊ?＾??ｒ－Ｌ－．?（２７）?１１＾１?Ｉ５８］丨?男??，?，０１?，?［４６］等薄再??＾?ＩＩ?ＩＩ?ＩＩ??１９９６?？？？?２０００?２００１?２００２?２００３?２００４?２００５?２００６?２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１５??图１．３社交导航规划方向出版物柱状图??１．３．１基于模型方法的机器人社交导航规划??早期的社交感知行为的目标较为简单，在复杂

动作的影响，得到了“社会力量”??与行人动作的非线性耦合朗之万（Ｌａｎｇｅｖｉｎ）方程的运动方程。在社会行为映射的??方面，绝大部分的模型会嵌入了一种关于个体轨迹的预测机制，其原因有两方面：??首先社交地图本质上是动态的，并且需要在没有任何先验知识的情况下实现实时??更新，这导致算力无法支撑。其次，预测步骤需要绘制平滑轨迹，从而避免导航??时的出现的路径震荡。有几种遵循概率统计的方法，通过贝叶斯方程或卡尔曼滤??波公式来计算轨迹的概率。??ｒ?＇?ｔ?－?－ｒ?１??图１．４使用ＳＶＭ预测人类运动轨迹??Ｓ．Ｘｉａｏ［６２］提出使用高斯过程来学习人体运动模式从而估计非参数概率模型，??一旦训练完成，就可以预测人体的运动模式。Ｇ．?Ｆｅｒｒｅｒ?［２８］提出使用支持向量机??（Ｓｕｐｐｏｒｔ?Ｖｅｃｔｏｒ?Ｍａｃｈｉｎｅ，?ＳＶＭ）预测人体运动（如图１．４），以将运动模式分离为??同类。然后通过聚类的方法，从每个聚类中选择代表性样本。这些样本被用来通??７??


本文编号：3528619