在過去的十年左右的時間里，機(jī)器人專家開發(fā)了越來越復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)，可以幫助人們在家中和其他環(huán)境中完成各種任務(wù)。但是，為了幫助用戶，這些系統(tǒng)應(yīng)該能夠有效地導(dǎo)航和探索周圍的環(huán)境，而不會與周圍的其他物體碰撞。

盡管現(xiàn)在有許多導(dǎo)航系統(tǒng)和技術(shù)，但是大多數(shù)機(jī)器人的移動性仍然相當(dāng)有限，尤其是在未知和未映射的環(huán)境中?，F(xiàn)有的大多數(shù)導(dǎo)航方法都有兩個主要組成部分：一個被設(shè)計為構(gòu)造一個地圖，供機(jī)器人用作參考(例如，同時定位和制圖技術(shù));另一個是為機(jī)器人生成無碰撞或最佳路徑的地圖(例如，概率路線圖或快速探索隨機(jī)樹)。

盡管這些方法中的某些方法取得了可喜的結(jié)果，但它們往往對機(jī)器人傳感器拾取的噪聲高度敏感。結(jié)果，他們經(jīng)常嚴(yán)重依賴地圖，在動態(tài)或快速變化的環(huán)境中表現(xiàn)不佳。不依賴地圖的基于深度學(xué)習(xí)的導(dǎo)航方法最終可以幫助克服這些系統(tǒng)的局限性。

南京航空航天大學(xué)和中國國防科技大學(xué)的研究人員最近開發(fā)了一種新系統(tǒng)，可以在室內(nèi)環(huán)境中實現(xiàn)更高效的機(jī)器人導(dǎo)航。該系統(tǒng)不再依賴于預(yù)定義的地圖，而是使用一種稱為生成模仿學(xué)習(xí)的訓(xùn)練方法，使機(jī)器人能夠?qū)Ш街車沫h(huán)境并實現(xiàn)其目標(biāo)。

研究人員在論文中寫道：“我們的方法在每個時間步均以對機(jī)器人和目標(biāo)的多視角觀察作為輸入，以提供一系列動作，將機(jī)器人移至目標(biāo)，而無需在運(yùn)行時依靠里程表或GPS。” 。

研究人員設(shè)計的導(dǎo)航系統(tǒng)具有三個關(guān)鍵組件。第一個是經(jīng)過人類演示訓(xùn)練的變體生成模塊，旨在在機(jī)器人開始計劃其動作之前預(yù)測環(huán)境的變化。

第二部分預(yù)測靜態(tài)碰撞，從而提高機(jī)器人導(dǎo)航的安全性。最后，目標(biāo)檢查模塊使用此信息來設(shè)計更有效的導(dǎo)航策略，從而考慮機(jī)器人試圖達(dá)到的最終動作或目標(biāo)。

研究人員在論文中解釋說：“三個提出的設(shè)計都有助于提高訓(xùn)練數(shù)據(jù)的效率，避免靜態(tài)碰撞以及導(dǎo)航通用化性能，從而產(chǎn)生了一種新型的目標(biāo)驅(qū)動無地圖導(dǎo)航系統(tǒng)。”

將來，由南京航空航天大學(xué)和國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊引入的新系統(tǒng)可以用于增強(qiáng)其他設(shè)計用于在人的家庭，辦公室或其他室內(nèi)環(huán)境中運(yùn)行的機(jī)器人的導(dǎo)航。 。此外，該系統(tǒng)獲得的結(jié)果可能會激發(fā)其他研究人員創(chuàng)建類似的工具，以實現(xiàn)機(jī)器人中目標(biāo)驅(qū)動的更有效導(dǎo)航。

到目前為止，導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)通過使用Turtlebot(由Willow Garage的兩名工程師創(chuàng)建的低成本機(jī)器人平臺)在一系列實際實驗中進(jìn)行了評估。這些測試的結(jié)果很有希望，因為該系統(tǒng)很容易集成到機(jī)器人中，并使其能夠更有效地在室內(nèi)環(huán)境中導(dǎo)航。