[論文レビュー] Core Challenges of Social Robot Navigation: A Survey

Christoforos Mavrogiannis, Francesca Baldini+5 more|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2021

Evacuation and Crowd Dynamics被引用数 34

ひとこと要約

この調査は社会的ロボットのナビゲーション研究の三十年間を総括し、基本的な計画・行動・評価の課題を概説し、今後の方向性を提案します。

ABSTRACT

Robot navigation in crowded public spaces is a complex task that requires addressing a variety of engineering and human factors challenges. These challenges have motivated a great amount of research resulting in important developments for the fields of robotics and human-robot interaction over the past three decades. Despite the significant progress and the massive recent interest, we observe a number of significant remaining challenges that prohibit the seamless deployment of autonomous robots in public pedestrian environments. In this survey article, we organize existing challenges into a set of categories related to broader open problems in motion planning, behavior design, and evaluation methodologies. Within these categories, we review past work, and offer directions for future research. Our work builds upon and extends earlier survey efforts by a) taking a critical perspective and diagnosing fundamental limitations of adopted practices in the field and b) offering constructive feedback and ideas that we aspire will drive research in the field over the coming decade.

研究の動機と目的

• 社会的ロボットのナビゲーションとその重要な構成要素を定義する。
• 社会的ナビゲーションにおける計画、行動、評価の課題を分類する。
• 分離予測と結合予測の計画アプローチを批判的に評価する。
• 基本的な未解決問題を特定し、今後の研究の方向性を提案する。

提案手法

• 3 decades? 表記をそのまま維持してください。過去三十年にわたる既存文献をレビューし、分類する。
• 社会的ナビゲーションとその問題領域の形式的定義。
• 計算機的観点からの現行実践とモデリング仮定の批判。
• POMDP、ゲーム理論、braid dynamics などの枠組みを用いた予測と計画の結合について議論。
• 相互作用のモデリング、行動仮定、文脈適応を含む未解決問題の総合。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 社会的規範を尊重しつつ群衆の中を移動する際の根本的な計画上の課題は何か？
• RQ2 分離予測・計画アプローチと結合予測・計画アプローチは実現可能性、安全性、効率の観点でどう比較されるか？
• RQ3 堅牢な社会的ロボットナビゲーションにとってどのような行動モデルと社会的シグナルが不可欠か？
• RQ4 現在の社会的ナビゲーション研究における主要な評価と検証のギャップは何か？
• RQ5 今後10年間の社会的ロボットナビゲーションの進展を促す将来の方向性は何か？

主な発見

• 計画、行動、評価の課題の総合的な分類体系を提示する。
• 結合型マルチエージェントナビゲーション問題におけるトレードオフと非凸性を強調する。
• 予測の結合を伴わずに人間を動的な障害物として扱うことの限界を示す。
• 社会的ナビゲーションにおける近接距離の空間の扱い（proxemics）、意図推定、集団形成の役割を文書化する。
• 文脈と環境幾何学を未開拓だが決定的に重要な要因として特定する。
• 相互作用のモデリング、行動、評価の未解決問題に対処する建設的な方向性を提示する。