Safe and socially compliant navigation remains a fundamental challenge for autonomous robots operating in human-populated environments. Beyond collision avoidance, robots must anticipate human motion and respect personal space to ensure human comfort. Model Predictive Control (MPC) offers a robust alternative to classical and data-driven methods, although its effectiveness strongly depends on accurate human motion prediction and efficient computation. This paper introduces SFM-NMPC, a Social Force Model-based Non-linear Model Predictive Control framework that embeds human motion prediction directly within the optimization loop. By incorporating the Social Force Model into the dynamic model of surrounding agents, the controller jointly predicts the trajectories of humans and robots over the prediction horizon, thereby enabling socially-aware planning. A tailored set of social cost functions guides the optimization toward human-compliant behaviors. Despite the increased model complexity, the proposed formulation runs in real time at 20 Hz. Extensive simulated testing in crowded environments demonstrates that SFM-NMPC outperforms state-of-the-art baselines in social compliance metrics while maintaining efficient and smooth navigation. Visual trajectory analysis and an ablation study further highlight the contribution of the embedded SFM dynamics and social cost terms, confirming the effectiveness of the proposed approach for real-world social navigation.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
《军事行动中的人机AI编队本体模型》
专知会员服务
37+阅读 · 2025年11月2日
前沿:水下机器人及其导航系统
科学出版社
11+阅读 · 2019年6月22日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
CCCF专栏文章:人机共融智能
中国计算机学会
15+阅读 · 2017年12月21日
国家自然科学基金
52+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
14+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
VIP会员
最新内容
受限仓库多智能体取送中的动态安全等待点选择
《国防技术管理》印度智库报告最新45页
专知会员服务
3+阅读 · 8月28日
《美陆军最新条令:保障行动》
专知会员服务
4+阅读 · 8月28日
算法战场:人工智能如何重新定义军事力量
专知会员服务
5+阅读 · 8月28日
《北约联邦式电子战云架构》
专知会员服务
6+阅读 · 8月27日
《美陆军野战手册:空域管理战术》
专知会员服务
9+阅读 · 8月27日
相关VIP内容
《军事行动中的人机AI编队本体模型》
专知会员服务
37+阅读 · 2025年11月2日
相关基金
国家自然科学基金
52+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
14+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员