在擁擠環境中攔截移動目標是一項極具挑戰性的機器人導航任務。機器人不僅需要追蹤一個不斷移動的目標,還要在多個行為不確定的人類之間安全穿行。由於人類導航意圖無法直接觀測,機器人必須推理多種可能的未來交互結果。傳統方法通常將任務分解為規劃路徑和調整速度兩個獨立步驟,但這種方法在人羣密集時可能效率低下。
來自Himanshu Gupta等人的最新論文《Beyond Fixed Goal Delivery: Online POMDP Planning for Target Interception in Crowds》提出了一種基於部分可觀察馬爾可夫決策過程(POMDP)的在線規劃方法。該方法在固定計算預算下利用樹搜索進行決策,其動作空間結構直接影響搜索樹的形態和計算資源的分配。論文的核心創新在於對比了兩種不同的規劃策略:一種是順序路徑-速度規劃器,它先規劃空間路徑,再在此基礎上調整速度;另一種是統一轉向-速度規劃器,它在樹搜索中同時對轉向和速度進行分支。
為了全面評估這兩種策略,研究人員在模擬環境中設置了多達200個行人,並測試了不同人羣密度下的性能。在低密度場景下,兩種規劃器的表現幾乎沒有差異。然而,隨着人羣密度增加,性能差距迅速擴大。在最高密度場景中,順序規劃器的安全攔截率比統一規劃器低31個百分點,且完成任務所需時間多出44%。這一結果表明,順序規劃方法中空間路徑的預先限制會形成結構性缺陷,限制了其在高密度環境中的有效性。
論文的發現具有重要的實踐意義。它揭示了在擁擠動態環境中,機器人規劃算法需要充分考慮動作空間的聯合優化,而不是分步進行。該研究不僅為機器人導航提供了新的算法思路,還可能影響相關產品的設計,例如服務機器人在商場、機場等擁擠場所的自主導航。該論文已被2026年IEEE/RSJ國際智能機器人與系統會議(IROS 2026)接收,並提供了項目網頁(https://tic-planning.github.io/)供進一步參考。