SBIR Phase I: Dense, Socially-Compliant, Autonomous Delivery Robot

SBIR 第一阶段:密集、符合社会规范的自主送货机器人

基本信息

  • 批准号:
    2136783
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.54万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-03-15 至 2024-02-29
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research Phase I project is to enable autonomous mobile robots (AMRs) to operate in densely crowded spaces in a safe and socially compliant/acceptable manner. A key potential outcome is the development of a collision avoidance method based on Deep Reinforcement Learning (DRL). This method would be capable of handling dense crowds and optimized to run on compact and power-efficient embedded processors. Such abilities would increase the commercial potential and adoption of learning-based navigation methods that have demonstrated excellent collision avoidance and noise handling capabilities. The technology may unlock commercial opportunities by deploying AMRs in the airport, retail, healthcare, and hospitality industries, where the environments are highly dense and dynamic. The airport industry may derive postive impacts from AMRs that can navigate in complex, indoor environments where global positioning systems (GPS) are not allowed by providing contactless deliveries of food, beverages, and other retail products to travelers at the gate.This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project investigates a hybrid collision avoidance approach enabling autonomous mobile robots (AMRs) to operate safely in dense crowds, while being socially-compliant in sparse scenarios. Preliminary research has shown that Deep Reinforcement Learning (DRL)-based approaches can compute collision-free robot velocities with inaccurate, uncertain perception data. The proposed DRL-based model will be implemented as an optimized neural network that works on power and cost-efficient embedded processors. The key technical hurdles in this technology are: the DRL model trained in simulation may not perform well in real-world environments (known as sim-to-real gap), the fully-trained DRL model may have some performance degradation compared to the company’s current DRL models due to the lower number of parameters used to run on embedded processors, and the localization modules could compute erroneous locations when the AMR is navigating through a dense crowd due to occlusions. The key objectives of Phase I are to address these challenges.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该小企业创新研究第一阶段项目的更广泛影响/商业潜力是使自主移动机器人(AMR)能够以安全且符合社会要求/可接受的方式在拥挤的空间中运行。一个关键的潜在成果是开发基于深度强化学习(DRL)的防撞方法。 该方法能够处理密集的人群,并经过优化以在紧凑且节能的嵌入式处理器上运行。这种能力将增加商业潜力和基于学习的导航方法的采用,这些方法已表现出出色的防撞和噪声处理能力。该技术可以通过在环境高度密集和动态的机场、零售、医疗保健和酒店行业部署 AMR 来释放商业机会。 AMR 可以在不允许全球定位系统 (GPS) 的复杂室内环境中导航,通过向登机口的旅客提供非接触式食品、饮料和其他零售产品配送服务,从而对机场行业产生积极影响。这个小型企业创新研究 (SBIR) 第一阶段项目研究了一种混合防撞方法,使自主移动机器人 (AMR) 能够在密集人群中安全运行,同时 在稀疏场景中符合社会规范。初步研究表明,基于深度强化学习(DRL)的方法可以利用不准确、不确定的感知数据计算无碰撞机器人速度。所提出的基于 DRL 的模型将作为一个优化的神经网络来实现,该网络在功率和成本效益高的嵌入式处理器上工作。 这项技术的关键技术障碍是:在模拟中训练的 DRL 模型在现实环境中可能表现不佳(称为模拟与真实差距),由于在嵌入式处理器上运行的参数数量较少,经过充分训练的 DRL 模型与公司当前的 DRL 模型相比可能会出现一些性能下降,并且当 AMR 在密集人群中导航时,定位模块可能会计算出错误的位置,因为 遮挡。第一阶段的主要目标是应对这些挑战。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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