[论文解读] 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 34

一句话总结

这项综述整合了社会机器人导航研究的三十年，概述核心的规划、行为与评估挑战，并提出未来方向。

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.

研究动机与目标

• 定义社会机器人导航及其关键组成部分。
• 对社会导航中的规划、行为与评估挑战进行分类。
• 批判性评估解耦预测-规划方法与耦合预测-规划方法。
• 确定根本的未解问题并提出未来工作的方向。

提出的方法

• 回顾并对三十余年文献进行分类法整理。
• 社会导航及其问题域的正式定义。
• 从计算角度批判当前做法与建模假设。
• 通过如POMDPs、博弈论和 braid dynamics 等框架讨论将预测与规划耦合。
• 对包括建模交互、行为假设与情境适应在内的未解问题进行综合。

实验结果

研究问题

• RQ1 在穿越人群时尊重社会规范的同时，基本的规划挑战是什么？
• RQ2 解耦预测-规划方法与耦合预测-规划方法在可行性、安全性与效率方面的比较如何？
• RQ3 对于鲁棒的社会机器人导航，哪些行为模型与社会信号是必不可少的？
• RQ4 当前社会导航研究中的主要评估与验证空缺是什么？
• RQ5 在未来十年推动社会机器人导航发展的方向有哪些？

主要发现

• 提供了关于规划、行为与评估挑战的整体分类法。
• 强调耦合多智能体导航问题中的权衡与非凸性。
• 将人类视为动态障碍物而不对预测进行耦合的局限性。
• 记录了亲密距离学、意图推断与群体形成在社会导航中的作用。
• 将情境和环境几何作为尚未充分探索但至关重要的因素。
• 提供建设性方向以解决在建模交互、行为与评估方面的未解问题。