1.2 機器人與環境的交互機制概述

機器人與環境的交互外延是“人-機-環境”這一信息交互鏈，并以機器人為信息傳遞和處理媒介，三者共享背后的信息空間和信息邏輯，以達到人和環境友好、和諧相處的目標。通用的機器人與環境的交互技術處理范式是在人、生物對環境感知行為的啟發下，機器人利用多種傳感器，憑借多種技術手段模仿自然的信息交互過程，從度量層、行為層、近似機理層、機理層等不同角度逼近生物體與環境的交互機制和感知行為，實現“類自然”的行為，展開對所處環境的認知，達到共享環境的理想情景。與生物感知過程相比較，單一的機器人傳感器性能通常落后于生物傳感器，例如分辨率低、覆蓋頻域范圍窄、能量消耗大等；除此之外，機器人感知系統認知機制適應性和靈活性遠低于生物認知系統。然而，隨著機器人傳感器的發展，其種類數量增多、安裝靈活、組合多樣，并且智能算法不斷推陳出新，傳感器制造技術不斷進步，這在一定程度上彌補了前述問題。機器人與環境的交互向著全面、深刻、智能方向發展，在某些領域，如跨時空域感知性能已超過生物感知性能。

裝載環境傳感器后，機器人可以得到有關環境的原始數據，然后通過多種算法從不同角度形成對環境的感知與理解。現有的機器人環境感知技術種類繁多，可依據不同感知機理劃分出多個類別，具體如下：

1）依據完成環境感知的智能體類型分為單體機器人環境感知技術[58]、多機器人環境感知技術[59]、智能空間環境感知技術[60]等。

2）依據感知對象動態特性分為靜態環境感知技術、動態環境感知技術[61-62]。

3）依據所使用的傳感器類型不同分為單模態傳感器環境感知技術（常用的傳感器有視覺傳感器[63]、激光雷達[19]、RGB-D攝像機[13]等）、多模態傳感器環境感知技術[64]（廣泛使用多傳感器信息融合技術）。

4）依據室內環境狀況分為日常生活環境感知技術、災難現場環境感知技術[65]等。

5）依據感知目的分為面向導航的環境感知技術、面向避障的環境感知技術[66]、面向認知的環境感知技術[67]、面向抓取的環境感知技術[68]等。

6）依據感知空間范圍分為局部空間環境感知技術[69]（對幾何面、物體、局部操作空間等感知）、大范圍全局環境感知技術[70]等。

7）依據感知信息所處層次分為度量層環境感知技術、拓撲層環境感知技術、語義層環境感知技術等。

8）依據感知對象類型分為環境幾何結構感知技術[71]、場所感知技術、物體感知技術、通行空間感知技術[72]等。

9）依據環境結構特點分為結構化環境感知技術、非結構化環境感知技術[73]。

10）依據感知信息維度分為2D環境感知技術、2.5D環境感知技術[74]、3D環境感知技術[13]、空時環境感知技術[75]等。

上述劃分標準并不完備，還可依據其他標準對相關技術進行劃分。