導(dǎo)航規(guī)劃是移動(dòng)機(jī)器人在環(huán)境中自主作業(yè)的重要基礎(chǔ)性問(wèn)題。傳統(tǒng)導(dǎo)航規(guī)劃僅僅考慮機(jī)器人移動(dòng)的安全性,將所有靜態(tài)物體和動(dòng)態(tài)物體都作為障礙物考慮。隨著移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)入到人類(lèi)生活,人機(jī)共融對(duì)移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航規(guī)劃提出了新的需求,要求機(jī)器人具有社交導(dǎo)航規(guī)劃能力。所謂社交導(dǎo)航規(guī)劃是指機(jī)器人在與人類(lèi)共享空間時(shí)應(yīng)根據(jù)人類(lèi)的社交慣例進(jìn)行導(dǎo)航規(guī)劃的行為。該問(wèn)題近年來(lái)成為移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文在此背景下,圍繞機(jī)器人社交導(dǎo)航規(guī)劃開(kāi)展了機(jī)器人社交質(zhì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)與機(jī)器人社交性導(dǎo)航規(guī)劃兩方面的研究。主要成果如下:1.提出了基于社交行為建模的機(jī)器人社交質(zhì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。將心理學(xué)與社會(huì)學(xué)領(lǐng)域的研究成果擴(kuò)展到社交機(jī)器人的行為理論,建立了基于舒適性、自然性、社交性的機(jī)器人社交行為模型,設(shè)計(jì)了社交行為評(píng)估量化器。通過(guò)比較驗(yàn)證了評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)量化的合理性。2.根據(jù)社交行為模型優(yōu)化了基于社會(huì)力模型的導(dǎo)航規(guī)劃算法。通過(guò)引入基于機(jī)器人社交行為模型的參數(shù)優(yōu)化了原有社會(huì)力模型。相比較原有算法有效提高了移動(dòng)機(jī)器人在不同智能體數(shù)量環(huán)境下的社交行為質(zhì)量。3.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的導(dǎo)航規(guī)劃方法。通過(guò)序列化決策為傳統(tǒng)導(dǎo)航規(guī)劃問(wèn)題建模,設(shè)計(jì)了采用基于... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２物體之間的活動(dòng)空間示意圖??

交行為模型是否能夠獲取更高的社交自然度分?jǐn)?shù)。Ｒ．?Ｋｉｒｂｙ等人［３５］通過(guò)??設(shè)計(jì)社交成本網(wǎng)格來(lái)計(jì)算不同的社交行為所付出的社交成本，越少的付出成本代??表人類(lèi)對(duì)該行為的接受度越高。Ｇ．?Ｆｅｒｒｅｒ等人［３３］研究了在校園環(huán)境中執(zhí)行特定??任務(wù)的移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航規(guī)劃，研究定義了社會(huì)工作（Ｓｏｃｉａｌ?ｗｏｒｋ）的概念，表示??當(dāng)人其他智能體進(jìn)行交互的時(shí)候需要花費(fèi)額外的社會(huì)工作，所以在交互中社會(huì)工??作花費(fèi)越少，代表導(dǎo)航規(guī)劃的社交性越強(qiáng)。??１．３社交機(jī)器人導(dǎo)航規(guī)劃技術(shù)研究進(jìn)展??圖１．３顯示了在社交導(dǎo)航規(guī)劃方面各年的出版物數(shù)量，本文參考并引用了其??中部分有關(guān)移動(dòng)機(jī)器人的相關(guān)文獻(xiàn)。根據(jù)文獻(xiàn)搜索引擎搜索出歷年的相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)??果可以看出，在２００５年至２０１５年之間，有關(guān)社交機(jī)器人方面的研究熱度近乎逐??年增加。２０１５年有關(guān)社交導(dǎo)航方面的出版物可達(dá)２３篇，其中涉及到移動(dòng)機(jī)器人??的文獻(xiàn)多迖１４篇。下文將根據(jù)社交機(jī)器人導(dǎo)航規(guī)劃方法分為兩類(lèi)進(jìn)行深入調(diào)研，??一種是基于模型方法的機(jī)器人社交導(dǎo)航規(guī)劃；另一種是基于學(xué)習(xí)方法的機(jī)器人社??交導(dǎo)航規(guī)劃。??２３??－?閟??１０?［５７］??１?８?＾??７??�。。椋叮�?＾??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??圖１．３社交導(dǎo)航規(guī)劃方向出版物柱狀圖??１．３．１基于模型方法的機(jī)器人社交導(dǎo)航規(guī)劃??早期的社交感知行為的目標(biāo)較為簡(jiǎn)單，在復(fù)雜

動(dòng)作的影響，得到了“社會(huì)力量”??與行人動(dòng)作的非線性耦合朗之萬(wàn)（Ｌａｎｇｅｖｉｎ）方程的運(yùn)動(dòng)方程。在社會(huì)行為映射的??方面，絕大部分的模型會(huì)嵌入了一種關(guān)于個(gè)體軌跡的預(yù)測(cè)機(jī)制，其原因有兩方面：??首先社交地圖本質(zhì)上是動(dòng)態(tài)的，并且需要在沒(méi)有任何先驗(yàn)知識(shí)的情況下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)??更新，這導(dǎo)致算力無(wú)法支撐。其次，預(yù)測(cè)步驟需要繪制平滑軌跡，從而避免導(dǎo)航??時(shí)的出現(xiàn)的路徑震蕩。有幾種遵循概率統(tǒng)計(jì)的方法，通過(guò)貝葉斯方程或卡爾曼濾??波公式來(lái)計(jì)算軌跡的概率。??ｒ?＇?ｔ?－?－ｒ?１??圖１．４使用ＳＶＭ預(yù)測(cè)人類(lèi)運(yùn)動(dòng)軌跡??Ｓ．Ｘｉａｏ［６２］提出使用高斯過(guò)程來(lái)學(xué)習(xí)人體運(yùn)動(dòng)模式從而估計(jì)非參數(shù)概率模型，??一旦訓(xùn)練完成，就可以預(yù)測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)模式。Ｇ．?Ｆｅｒｒｅｒ?［２８］提出使用支持向量機(jī)??（Ｓｕｐｐｏｒｔ?Ｖｅｃｔｏｒ?Ｍａｃｈｉｎｅ，?ＳＶＭ）預(yù)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)（如圖１．４），以將運(yùn)動(dòng)模式分離為??同類(lèi)。然后通過(guò)聚類(lèi)的方法，從每個(gè)聚類(lèi)中選擇代表性樣本。這些樣本被用來(lái)通??７??


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