就像駕駛員遵守道路規則一樣，大多數行人在駛過走廊或擁擠的通道時都遵循某些社會法規：靠右行駛，左側讓行，保持車距，并準備剎車或改變路線以避免迎面而來的障礙，同時保持穩定的速度。

現在，麻省理工學院的工程師設計了一種具有“具有社交意識的導航”的自動機器人，該機器人可以與人流保持同步，同時遵守一些行人步行的一般守則。

在麻省理工學院的Stata Center內部進行的駕駛測試中，一臺類似于膝蓋高度的移動機器人Jackal，成功地避免了碰撞，同時保持了行人的平均流量。

“具有社會意識的導航功能是在需要與行人頻繁互動的環境中運行的移動機器人的一項核心功能，”曾擔任麻省理工學院研究生并曾是這項研究的主要作者的俞凡?史蒂芬?陳說。“例如，小型機器人可以在人行道上操作以包裝和運送食物。同樣，個人移動設備可以在大型，擁擠的空間中運送人員，例如購物中心，機場和醫院。”

社交環境中駕駛

為了使機器人能夠在交通繁忙的環境中自主前進，它必須解決四個主要挑戰：即時定位（了解其在世界地圖上的位置），感知（識別其周圍環境），運動規劃（確定到給定目的地的最佳路徑）。和控制（實際上執行其所需的路徑）。

Chen和他的同事使用標準方法來解決本地化和感知問題。對于后者，他們為機器人配備了現成的傳感器，例如網絡攝像頭，深度傳感器和高分辨率激光雷達傳感器。對于定位問題，他們使用開源算法繪制了機器人的環境圖并確定了機器人的位置。為了控制機器人，他們采用了用于駕駛自動地面車輛的標準方法。

Everett說：“我們認為需要創新的領域是運動規劃。” “一旦弄清了自己在世界上的位置，并且知道如何遵循軌跡，那么應該選擇怎樣的軌跡呢？”

這是一個棘手的問題，尤其是在行人繁重的環境中，在這些環境中通常很難預測單個路徑。作為解決方案，機器人專家有時會采用基于軌跡的方法，在這種方法中，他們會對機器人進行編程以計算出考慮到每個人所需軌跡的最佳路徑。必須從傳感器數據推斷出這些軌跡，因為人們沒有明確告訴機器人他們要去的地方。 

“但這需要持續的計算。埃弗雷特說，您的機器人將被停放，找出下一步該怎么做，與此同時，這個人已經走了過去，然后才決定“我應該向右走”。“因此，這種方法不是很現實，特別是如果您想更快地開車。”

其他人則使用了更快的“基于反應性”的方法，在該方法中，使用幾何或物理原理為機器人編程了簡單的模型，以快速計算出避免碰撞的路徑。

埃弗里特說，基于反應的方法存在的問題是人性的不可預測性-人們很少堅持走直線的幾何路徑，而是漫步，轉身去招呼朋友或喝咖啡。在這種不可預測的環境中，這樣的機器人往往會與人發生碰撞，或者看起來好像他們是在過度避免他人而被推來推去。

埃弗里特說：“在實際情況下，對機器人的沖擊是它們可能過于謹慎或過于激進。” “人們發現他們不符合社會認可的規則，例如給人們足夠的空間或以可接受的速度駕駛，而且他們獲得的多于幫助。”

訓練時間

團隊找到了解決此類局限性的方法，使機器人能夠適應不斷變化的行人行為，同時隨著流量的不斷移動并遵循行人行為的典型社會準則。

他們使用了強化學習（一種機器學習方法），在這種學習中，他們根據給定環境中其他物體的速度和軌跡，通過計算機模擬訓練機器人走某些路徑。該團隊還將社交規范納入了離線學習階段，在該階段中，他們鼓勵模擬機器人在右側通過，并在機器人左側通過時對其進行懲罰。

埃弗里特說：“我們希望它能在人與人之間自然地穿梭而不是侵入性。” “我們希望它遵循與其他所有人相同的規則。”

強化學習的優勢在于研究人員可以離線執行這些培訓方案，這需要大量時間和計算能力。一旦對機器人進行了模擬訓練，研究人員就可以對其進行編程，以在機器人識別出現實世界中的類似場景時執行模擬中確定的最佳路徑。

研究人員使機器人能夠每十分之一秒評估其環境并調整其路徑。這樣，機器人可以繼續以每秒1.2米的典型行走速度在走廊上運動，而無需暫停對其路線進行重新編程。

埃弗里特說：“我們并沒有計劃實現目標的完整途徑，再也沒有必要這樣做，特別是如果您假設世界在變化。” “我們只是看一下所看到的東西，選擇一個速度，執行十分之一秒，然后再次查看世界，選擇另一個速度，然后再次走。這樣一來，我們認為我們的機器人看起來更自然，并且可以預期人們在做什么。”

維持人群秩序

埃弗里特（Everett）和他的同事們在麻省理工學院（MIT）的Stata 中心繁忙而蜿蜒的大廳里對該機器人進行了測試，該機器人能夠一次自動駕駛20分鐘。它隨著人流順暢地滾動，通常保持在走廊的右側，偶爾使人越過左側，并避免任何碰撞。

埃弗里特說：“我們想把它帶到人們日常工作，上課，吃東西的地方，這表明我們對所有事情都非常成功。” “有一次甚至有一個旅行團，它完全避免了他們。”

展望未來，計劃探索機器人如何在步行環境中處理人群。

埃弗里特說：“人群的活力與個體人群不同，如果看到五個人一起行走，您可能需要學習完全不同的東西。” “可能存在一種社會規則，即'不要穿越人，不要分散人，將他們當作一個整體。” 這是將來要考慮的事情。”

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