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面向动态人群场景的机器人时空图分层导航
1
作者
林思超
周智千
+4 位作者
任君凯
曾志文
常梦迪
郑志强
卢惠民
《控制理论与应用》
北大核心
2025年第10期1946-1956,共11页
人群场景是服务机器人的重要应用场景之一.然而,由于行人具有自主决策能力,并且行人行为具有不确定性,如何实现人群场景下的自主安全导航,成为了当前服务机器人领域的一大挑战性问题.为此,本文提出了一种面向动态人群场景的时空图的分...
人群场景是服务机器人的重要应用场景之一.然而,由于行人具有自主决策能力,并且行人行为具有不确定性,如何实现人群场景下的自主安全导航,成为了当前服务机器人领域的一大挑战性问题.为此,本文提出了一种面向动态人群场景的时空图的分层导航框架(STG-HCN).首先,本文引入德劳内三角剖分描述动态人群拓扑关系,并拓展到时间维度,进而提出一种时空图搜索算法,实现全局路径的快速生成.其次,考虑到行人动态属性,本文进一步引入行人的速度和视角信息,提出一种基于高斯分布的前向注意力势场,用于评估全局路径对行人的影响.而后,针对动态行人构建时变避碰约束,并且引入滚动时域优化实现时变约束优化问题的求解,进一步提升机器人全局路径跟踪的运动安全.最后,为了验证算法的有效性,本文开展了大量的仿真及实物实验.仿真实验结果表明,STG-HCN可将现有基准算法的平均碰撞次数降低55.7%,而基于Fetch机器人的实物实验充分说明了算法在实际人群场景中的有效性.
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关键词
地面移动机器人
动态路径规划
滚动时域优化
自主导航
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职称材料
题名
面向动态人群场景的机器人时空图分层导航
1
作者
林思超
周智千
任君凯
曾志文
常梦迪
郑志强
卢惠民
机构
国防科技大学智能科学学院学院
北京蓝天前沿
科技
创新中心
出处
《控制理论与应用》
北大核心
2025年第10期1946-1956,共11页
基金
国家自然科学基金项目(U1913202,U22A2059,62203460)
湖南省自然科学基金重大项目(2021JC0004)资助。
文摘
人群场景是服务机器人的重要应用场景之一.然而,由于行人具有自主决策能力,并且行人行为具有不确定性,如何实现人群场景下的自主安全导航,成为了当前服务机器人领域的一大挑战性问题.为此,本文提出了一种面向动态人群场景的时空图的分层导航框架(STG-HCN).首先,本文引入德劳内三角剖分描述动态人群拓扑关系,并拓展到时间维度,进而提出一种时空图搜索算法,实现全局路径的快速生成.其次,考虑到行人动态属性,本文进一步引入行人的速度和视角信息,提出一种基于高斯分布的前向注意力势场,用于评估全局路径对行人的影响.而后,针对动态行人构建时变避碰约束,并且引入滚动时域优化实现时变约束优化问题的求解,进一步提升机器人全局路径跟踪的运动安全.最后,为了验证算法的有效性,本文开展了大量的仿真及实物实验.仿真实验结果表明,STG-HCN可将现有基准算法的平均碰撞次数降低55.7%,而基于Fetch机器人的实物实验充分说明了算法在实际人群场景中的有效性.
关键词
地面移动机器人
动态路径规划
滚动时域优化
自主导航
Keywords
service robots
dynamic path planning
receding horizon control
crowd navigahtion
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
面向动态人群场景的机器人时空图分层导航
林思超
周智千
任君凯
曾志文
常梦迪
郑志强
卢惠民
《控制理论与应用》
北大核心
2025
0
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