這款具備社會(huì)意識(shí)的機(jī)器人可能是邁向可行的現(xiàn)實(shí)服務(wù)機(jī)器人的重大一步，這也是為什么福特汽車公司和其他汽車制造商會(huì)資助這項(xiàng)研究的原因。
繼法國(guó)圖盧茲大學(xué)的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一款能夠在人群中正常行走的機(jī)器人之后，麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)也把研究的目光投向了機(jī)器人的簡(jiǎn)單穿行與避讓。
這款機(jī)器人可以使用環(huán)境感知導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自主穿行。換句話說(shuō)，就像司機(jī)會(huì)遵守道路規(guī)則一樣，這些機(jī)器人也可以下意識(shí)地遵守那些約定俗成的交通規(guī)范，判斷行人的步行速度，和我們?cè)诠餐目臻g中一起移動(dòng)。
環(huán)境感知導(dǎo)航系統(tǒng)是支持移動(dòng)機(jī)器人在需要與行人進(jìn)行頻繁互動(dòng)的環(huán)境中運(yùn)行的中心功能。這樣的話，小型機(jī)器人可以在人行道上進(jìn)行包裝和送貨。類似地，個(gè)人移動(dòng)設(shè)備可以在諸如購(gòu)物中心、機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院等人群密集場(chǎng)所運(yùn)輸人員。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人YuFanStevenChen介紹說(shuō)。
團(tuán)隊(duì)成員之一MichaelEverett和他的同事在麻省理工學(xué)院Stata中心繁忙的大廳里測(cè)試了機(jī)器人的運(yùn)行情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這個(gè)形似幾英尺高的移動(dòng)售貨亭的機(jī)器人一次能自主駕駛20分鐘，并隨著人流平穩(wěn)地移動(dòng)。
測(cè)試時(shí)，諸如向右走、向左轉(zhuǎn)、找到合適的位置�？炕蛘吒淖兟肪�以避免迎面而來(lái)的障礙等一系列動(dòng)作都很流暢，與行人沒(méi)有任何碰撞。
只是因?yàn)樵谌诵械郎隙嗫匆谎郏闼さ沽�，這款機(jī)器人依然穩(wěn)穩(wěn)的
圖片來(lái)源：AerospaceControlsLabMIT
那么MIT的團(tuán)隊(duì)是如何設(shè)計(jì)以及訓(xùn)練這款機(jī)器人的呢？
為了讓機(jī)器人在一個(gè)交通繁忙的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行，必須解決四個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：定位（知道自己在哪里）、感知（識(shí)別周圍環(huán)境）、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃（給定目的地并確定最佳路徑）和控制（執(zhí)行選定的路徑）。
MIT的研究團(tuán)隊(duì)采用了標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)解決機(jī)器人的定位、感知以及控制問(wèn)題。他們使用開(kāi)源算法來(lái)映射周圍環(huán)境并確定機(jī)器人的位置；配備多個(gè)傳感器來(lái)進(jìn)行視覺(jué)輸入與環(huán)境感知，KUKA機(jī)器人示教器維修，如網(wǎng)絡(luò)攝像頭、深度傳感器和高分辨率激光雷達(dá)傳感器。為了控制機(jī)器人，他們采用了與自動(dòng)駕駛汽車同樣的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
而運(yùn)動(dòng)規(guī)劃這一環(huán)節(jié)則被團(tuán)隊(duì)視為當(dāng)前研究移動(dòng)機(jī)器人在人群中穿行最需要?jiǎng)?chuàng)新的領(lǐng)域。一旦機(jī)器人弄清楚他的位置，并且也知道跟蹤行人運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，緊接著要解決的問(wèn)題就是他應(yīng)該遵循哪些軌跡？Everett說(shuō)。
這確實(shí)是一個(gè)棘手的問(wèn)題，特別是在行人較多的環(huán)境中，單個(gè)路徑通常難以預(yù)測(cè)。業(yè)內(nèi)的解決方案也有很多種，比如一個(gè)方法是讓機(jī)器人基于軌跡來(lái)選擇路徑。研究人員設(shè)計(jì)一段程序來(lái)讓機(jī)器人實(shí)時(shí)判斷行人下一步的運(yùn)動(dòng)軌跡。
但這需要機(jī)器人不停地計(jì)算。Everett說(shuō)：機(jī)器人正停下來(lái)在想下一步該怎么走時(shí)，行人自己已經(jīng)開(kāi)始移動(dòng)了。
另一個(gè)方法是讓機(jī)器人基于行人的反應(yīng)來(lái)選擇路徑。研究人員使用幾何或物理學(xué)的簡(jiǎn)單模型來(lái)給機(jī)器人編程，以快速計(jì)算避免碰撞的路徑。
但這種方法存在的最大問(wèn)題是人往往是不可預(yù)測(cè)的。人們很少一直按照幾何路線行走，更多時(shí)候是漫游式的，路邊順便向朋友打個(gè)招呼或者喝個(gè)咖啡。在這樣一個(gè)不可預(yù)知的環(huán)境中，機(jī)器人往往會(huì)與人相撞，或者被人甩到一邊。
針對(duì)這些限制，MIT團(tuán)隊(duì)找到的方法是強(qiáng)化學(xué)習(xí)，研究人員通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬離線的訓(xùn)練場(chǎng)景，給定其他對(duì)象在環(huán)境中的速度和軌跡，庫(kù)卡機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器維修，讓機(jī)器人進(jìn)行仿真訓(xùn)練。當(dāng)機(jī)器人識(shí)別出現(xiàn)實(shí)世界中的類似場(chǎng)景時(shí)，m.whsntf.cn，研究人員可以對(duì)其進(jìn)行編程，讓機(jī)器人選擇在模擬訓(xùn)練中確定的最佳路徑。該團(tuán)隊(duì)還將交通規(guī)范納入了離線訓(xùn)練階段，當(dāng)機(jī)器人走錯(cuò)時(shí)還會(huì)對(duì)他進(jìn)行懲罰。
當(dāng)然，在一個(gè)人流密集的交通環(huán)境中，機(jī)器人的反應(yīng)速度也得非�？�。該團(tuán)隊(duì)能讓機(jī)器人每隔十分之一秒就評(píng)估其周圍環(huán)境并調(diào)整路徑。這樣的話，機(jī)器人可以以每秒1.2米的典型步行速度行進(jìn)，不會(huì)暫停下來(lái)重新對(duì)自己的路線進(jìn)行編程。
我們希望它能夠自然而然地加入步行的行列，預(yù)測(cè)行人的行為并且與其他人一樣
遵循規(guī)則，Everett說(shuō)。
在談到未來(lái)的研究計(jì)劃時(shí)，該團(tuán)隊(duì)希望能將這款機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景拓展到人們?nèi)粘Ｉ钪械哪硞�(gè)地方，比如去上課、去吃飯。團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃探索機(jī)器人在行人環(huán)境中如何處理人群而非單個(gè)的行人。人群與個(gè)人有著不同的動(dòng)態(tài)，如果你看到五個(gè)人走在一起，你可能必須學(xué)習(xí)完全不同的東西。這是我們下一步想要研究的問(wèn)題。