The capability of a mobile robot to efficiently and safely perform complex missions is limited by its knowledge of the environment, namely the situation. Advanced reasoning, decision-making, and execution skills enable an intelligent agent to act autonomously in unknown environments. Situational Awareness (SA) is a fundamental capability of humans that has been deeply studied in various fields, such as psychology, military, aerospace, and education. Nevertheless, it has yet to be considered in robotics, which has focused on single compartmentalized concepts such as sensing, spatial perception, sensor fusion, state estimation, and Simultaneous Localization and Mapping (SLAM). Hence, the present research aims to connect the broad multidisciplinary existing knowledge to pave the way for a complete SA system for mobile robotics that we deem paramount for autonomy. To this aim, we define the principal components to structure a robotic SA and their area of competence. Accordingly, this paper investigates each aspect of SA, surveying the state-of-the-art robotics algorithms that cover them, and discusses their current limitations. Remarkably, essential aspects of SA are still immature since the current algorithmic development restricts their performance to only specific environments. Nevertheless, Artificial Intelligence (AI), particularly Deep Learning (DL), has brought new methods to bridge the gap that maintains these fields apart from the deployment to real-world scenarios. Furthermore, an opportunity has been discovered to interconnect the vastly fragmented space of robotic comprehension algorithms through the mechanism of Situational Graph (S-Graph), a generalization of the well-known scene graph. Therefore, we finally shape our vision for the future of robotic Situational Awareness by discussing interesting recent research directions.


翻译:移动机器人有效安全地执行复杂任务的能力受制于其对环境的了解,即情境。先进的推理、决策和执行技能使智能代理在未知环境中能够自主行动。情境感知(SA)是人类的基本能力,在心理学、军事、航空航天和教育等各个领域得到了广泛研究。然而,情境感知在机器人领域尚未得到充分重视,机器人研究主要集中于单一概念,例如感知、空间感知、传感器融合、状态估计和同时定位与制图(SLAM)。因此,本文旨在连接广泛的跨学科知识,为移动机器人构建一体化的情境感知系统铺平道路,这对自主性至关重要。为此,我们定义了主要组成部分以构建机器人情境感知系统及其能力范围。根据此目标,本文研究了情境感知的各个方面,调查了覆盖它们的最新机器人算法,并讨论了它们现有的局限性。值得注意的是,情境感知的关键方面仍不成熟,因为当前的算法开发只限制了它们对特定环境的性能。然而,人工智能特别是深度学习为弥合这些学科与真实世界场景中的部署之间的差距带来了新的方法。此外,我们还发现了通过情境图(S-Graph)机制将机器人理解算法的广泛碎片空间相互连接的机会,这是众所周知的场景图的一种概括。因此,我们最终通过讨论有趣的最近研究方向来塑造我们对机器人情境感知未来的愿景。

0
下载
关闭预览

相关内容

Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
【泡泡一分钟】DS-SLAM: 动态环境下的语义视觉SLAM
泡泡机器人SLAM
23+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
147+阅读 · 2023年3月24日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
【泡泡一分钟】DS-SLAM: 动态环境下的语义视觉SLAM
泡泡机器人SLAM
23+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员