近年來，計算機科學家已經開發出可以在各種環境中使用的移動機器人。然而，為了有效地在非結構化環境中導航，這些機器人需要具備更高的“技能”與更靈活的方法——隨機應變， 規劃更安全的路徑到它們想要的目的地去。

▲機器人跟隨人穿過有各種靜態障礙物的環境的不同快照。機器人保持在測量路徑上，與操作人員保持安全距離。來源：Antonucci等人

現有的機器人安全路徑規劃方法分為兩大類。第一種是對用戶進行培訓，將機器人的控制完全委托給用戶，用戶可以監控機器人的運動并確定它們的軌跡。第二類則是訓練機器人，讓其能規劃自己的路徑并自主移動。雖然后者的一些已經卓有成效，但也出現了一些挑戰，比如機器人可能是“不可靠”的，尤其是當機器人在復雜的充滿人或者其他動物的環境中導航時。為了獲得更令人滿意的結果，則通常需要昂貴的硬件和傳感器。

特倫托大學（University of Trento ）的研究人員最近在arXiv上預發表的一篇論文中提到他們開發了一種新的機器人路徑規劃框架（framework），可允許機器人簡單地通過跟隨在他們前面行走的人類操作員來識別和學習通往期望目的地的安全路徑。開展這項研究的研究人員之一Alessandro Antonucci告訴Tech Xplore：“在機器人必須通過在非結構化和人員密集的工作環境中導航來跟隨人類操作員的人機交互中，安全顯然是首要的。人們走路的時候一般只專注于自己前方要走的路，我們工作的主要目標是將機器人的日常路徑規劃委托給人類，從而使它能夠記住行進的路徑，并在未來的任務中重復這些路徑。”

▲機器人通過機載攝像頭探測并識別走在其前面的引路人(綠框)和其他人(紅框)。來源：Antonucci等人

Antonucci和他的同事們開發的方法大大簡化了路徑規劃，因此在路徑規劃過程中不需要特別昂貴的傳感器或高度先進的軟件。盡管它的復雜性不高，而且他們使用的傳感器價格也很低，但它的表現卻非常出色。其根本原理在于該設計允許機器人識別人類“領路者”，然后定位和跟蹤他的動作。安東努奇說：“基于激光掃描儀和深度相機的特殊傳感器融合是我們工作的一個特點，這一特殊傳感器一般安裝在機器人底盤上，使機器人能夠將領路者與其周圍的其他人區分開來，從而確保跟蹤的魯棒性。此外，機器人周圍實體距離的高精度確保了其安全性，因為機器人可以在與靜態障礙物和其他人碰撞之前及時停止前進。”

研究人員的框架綜合運用了最先進的技術，并且是高度模塊化的，這意味著它可以通過添加或刪除某些模塊來進行調整、修改和改進，而不會改變其整體設計。

“目前，機器人如果注意到途中有障礙物，只能安全為重，選擇停下來。我們接下來的研究將專注于優化機器人和人類之間的互動。例如，我們正在考慮增加可穿戴設備，一旦領路者所走的道路實際上并不適合機器人，機器人可以通過這些設備提前與人類領路者溝通。”未來，這組研究人員設計的新方法可能用于低成本移動機器人的開發，這些機器人可以更安全、更高效地在非結構化環境中導航。由于不需要昂貴的傳感器和軟硬件，該框架應該很容易在現實環境中實現。