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[導(dǎo)讀] 無(wú)論是紐約市市長(zhǎng)為了政治需要驅(qū)逐機(jī)器人的發(fā)言,還是海底撈機(jī)器人服務(wù)員的勤奮,不止一次的事件提醒我們,機(jī)器人隨著時(shí)代的洪流而至,作為被接受的人類(lèi),應(yīng)該去注意機(jī)器人與人在社交中的關(guān)系。服務(wù)機(jī)器人和移

無(wú)論是紐約市市長(zhǎng)為了政治需要驅(qū)逐機(jī)器人的發(fā)言,還是海底撈機(jī)器人服務(wù)員的勤奮,不止一次的事件提醒我們,機(jī)器人隨著時(shí)代的洪流而至,作為被接受的人類(lèi),應(yīng)該去注意機(jī)器人與人在社交中的關(guān)系。服務(wù)機(jī)器人和移動(dòng)機(jī)器人正在逐步進(jìn)入許多人口稠密的環(huán)境,包括醫(yī)院,購(gòu)物中心和人們的住所。為了使這些機(jī)器人與周?chē)h(huán)境中的人類(lèi)互動(dòng),他們(機(jī)器人設(shè)計(jì)者)應(yīng)該尊重與他人共享給定環(huán)境相關(guān)的許多潛規(guī)則。

國(guó)外就針對(duì)于此有相關(guān)的研究,例如考慮到這一點(diǎn),內(nèi)華達(dá)州里諾大學(xué)的研究人員最近開(kāi)發(fā)了一種非線性,多目標(biāo)優(yōu)化方法,該方法可以在移動(dòng)機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)具有社交意識(shí)的導(dǎo)航。這種方法最早在2018年國(guó)際機(jī)器人與系統(tǒng)大會(huì)(IROS)上發(fā)表的一篇論文中有過(guò)概述,現(xiàn)在在arXiv上發(fā)表,它確保了機(jī)器人不會(huì)侵入周?chē)说膫€(gè)人空間,同時(shí)還可以使人機(jī)更有效在幾種情況下的交互(HRI)。

?“這項(xiàng)研究最初是在我的主論文中對(duì)機(jī)器人和兒童進(jìn)行研究的一部分,后來(lái)發(fā)現(xiàn)其極具前景”進(jìn)行這項(xiàng)研究的研究人員之一David Feil-Seifer說(shuō)。“早期的工作涉及為我們希望機(jī)器人與孩子互動(dòng)的環(huán)境開(kāi)發(fā)機(jī)器人。在這種情況下,我們通過(guò)機(jī)器人路徑規(guī)劃中常用的指標(biāo),使機(jī)器人走最“高效”的道路(以最大程度地減少時(shí)間)運(yùn)動(dòng),使行進(jìn)的距離最小化,以及不會(huì)撞到任何東西?!?/p>

也是早先在先前發(fā)表在《人機(jī)交互》上的一項(xiàng)研究中,F(xiàn)eil-Seifer和他的同事試圖為兒童居住的環(huán)境開(kāi)發(fā)機(jī)器人導(dǎo)航行為。試點(diǎn)工作表明,機(jī)器人可以有效地到達(dá)期望的位置而不會(huì)撞到任何東西,但是研究人員觀察到,兒童通常對(duì)機(jī)器人的反應(yīng)和觀感較差。實(shí)際上,實(shí)驗(yàn)中使用的機(jī)器人通常會(huì)遠(yuǎn)離兒童,并盡可能快地朝其期望的位置移動(dòng)。但由于這種行為,孩子們認(rèn)為機(jī)器人不想與他們互動(dòng)。

Feil-Seifer說(shuō):“我們觀察了機(jī)器人后發(fā)現(xiàn),它并沒(méi)有真正改變?nèi)藗兊男袨榉绞?,它只是學(xué)習(xí)吸收了社交信息,并利用它來(lái)幫助進(jìn)行路徑規(guī)劃和行為規(guī)避動(dòng)作?!?“因此,我們決定制作一個(gè)導(dǎo)航計(jì)劃器,該計(jì)劃器可以使用社交距離信息來(lái)執(zhí)行社交上適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)。”

在原先同一項(xiàng)先前的研究中,F(xiàn)eil-Seifer和他的同事使用一種稱(chēng)為高斯混合模型(GMM)的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)方法,把社會(huì)關(guān)系理解為簡(jiǎn)單的線性數(shù)學(xué)模型,成功地使機(jī)器人確定了計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)是否符合社會(huì)要求。在機(jī)器人可以使用簡(jiǎn)單的線性數(shù)學(xué)模型輕松理解和表示社會(huì)因素的情況下,此方法效果很好。但是,由于大多數(shù)現(xiàn)實(shí)世界中的社交互動(dòng)都涉及多個(gè)難以在線性模型中擬合交叉的因素,這導(dǎo)致他們開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)單方法無(wú)法在不同的社交環(huán)境中很好地推廣,并且在許多情況下根本無(wú)法奏效。

因此,在他們的新研究中,研究人員決定更新他們先前開(kāi)發(fā)的計(jì)劃程序,以?xún)?yōu)化機(jī)器人的計(jì)劃動(dòng)作,并考慮到他們希望機(jī)器人考慮的,各種社會(huì)屬性之間的非線性關(guān)系。這涉及使用啟用了帕累托凹面消除變換(PaCcET)的計(jì)劃程序。

“我們方法的主要優(yōu)勢(shì)在于,它可以利用各種社會(huì)因素之間的非線性關(guān)系(例如,您在走廊上的位置,與其他人的關(guān)系,與目標(biāo)的距離等) 。),” Feil-Seifer說(shuō)。Feil-Seifer和他的同事們將非線性?xún)?yōu)化方法應(yīng)用于幾種情況,在這幾種情況下,機(jī)器人必須尊重社會(huì)規(guī)范,例如,不得侵犯人們的個(gè)人空間。他們發(fā)現(xiàn)他們的方法在許多情況下都很好用,包括在走廊,美術(shù)館或在提示時(shí)的互動(dòng),會(huì)主動(dòng)禮讓和交互。

移動(dòng)機(jī)器人正在加入在門(mén)口場(chǎng)景前方形成的提示。傳統(tǒng)的計(jì)劃者生成紅色軌跡,將機(jī)器人引導(dǎo)到第一人稱(chēng)(不適當(dāng)?shù)娜耍┡赃叺奈恢?,并切斷線。我們建議的方法是藍(lán)色軌跡,使機(jī)器人(適當(dāng)?shù)兀┘尤肷a(chǎn)線。?

Feil-Seifer說(shuō):“我們還沒(méi)有與其他具有社會(huì)意識(shí)的導(dǎo)航計(jì)劃者進(jìn)行直接比較;但這是為未來(lái)計(jì)劃的。” “但是,與不考慮社交動(dòng)態(tài)的傳統(tǒng)計(jì)劃者相比,該機(jī)器人在走廊上經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)給人更多的空間,同時(shí)還能繼續(xù)朝著理想的目標(biāo)前進(jìn)?!?/p>

在最近的研究中,研究人員在模擬的PR2機(jī)器人的二維模擬中以及在先鋒3DX移動(dòng)機(jī)器人的現(xiàn)實(shí)世界中評(píng)估了他們的方法。他們的發(fā)現(xiàn)表明,他們的方法可以處理涉及完整和非完整機(jī)器人的多種交互方案。

Feil-Seifer說(shuō):“實(shí)際上,這份初始論文證明了這種方法至少可以在模擬環(huán)境中起作用?!?“后來(lái)的工作已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)世界和各種各樣的社會(huì)場(chǎng)景中證明了這一點(diǎn),這些場(chǎng)景既考慮了其他人又考慮了與機(jī)器人交互環(huán)境有關(guān)的因素(例如,感興趣的地方,例如墻上的繪畫(huà)),這些因素也與人們的社會(huì)意識(shí)有關(guān)。 ”。

總體而言,F(xiàn)eil-Seifer和他的同事所做的工作突出表明,有必要開(kāi)發(fā)工具以提高機(jī)器人的社會(huì)意識(shí),以確保它們不會(huì)使人們感到不舒服,從而促進(jìn)他們?nèi)谌肷鐣?huì)。將來(lái),他們開(kāi)發(fā)的非線性?xún)?yōu)化方法最終可以簡(jiǎn)化辦公室,醫(yī)院和其他各種環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人的使用。

“我們現(xiàn)在正在繼續(xù)擴(kuò)展我們的社交意識(shí)導(dǎo)航(SAN)計(jì)劃程序的功能,以包括更廣泛的社交互動(dòng),以更好地了解社交環(huán)境,從而可以正確地確定要優(yōu)先考慮的目標(biāo),并使系統(tǒng)發(fā)揮更魯棒,也有更大的作用。” Feil-Seifer說(shuō)。“我們還計(jì)劃研究社交感知導(dǎo)航對(duì)觀察交互的人們的直接影響以及它如何影響他們對(duì)機(jī)器人的感知,因?yàn)檫@將有助于驗(yàn)證社交感知導(dǎo)航的必要性?!?/p>

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