1.2 机器人与环境的交互机制概述

机器人与环境的交互外延是“人-机-环境”这一信息交互链，并以机器人为信息传递和处理媒介，三者共享背后的信息空间和信息逻辑，以达到人和环境友好、和谐相处的目标。通用的机器人与环境的交互技术处理范式是在人、生物对环境感知行为的启发下，机器人利用多种传感器，凭借多种技术手段模仿自然的信息交互过程，从度量层、行为层、近似机理层、机理层等不同角度逼近生物体与环境的交互机制和感知行为，实现“类自然”的行为，展开对所处环境的认知，达到共享环境的理想情景。与生物感知过程相比较，单一的机器人传感器性能通常落后于生物传感器，例如分辨率低、覆盖频域范围窄、能量消耗大等；除此之外，机器人感知系统认知机制适应性和灵活性远低于生物认知系统。然而，随着机器人传感器的发展，其种类数量增多、安装灵活、组合多样，并且智能算法不断推陈出新，传感器制造技术不断进步，这在一定程度上弥补了前述问题。机器人与环境的交互向着全面、深刻、智能方向发展，在某些领域，如跨时空域感知性能已超过生物感知性能。

装载环境传感器后，机器人可以得到有关环境的原始数据，然后通过多种算法从不同角度形成对环境的感知与理解。现有的机器人环境感知技术种类繁多，可依据不同感知机理划分出多个类别，具体如下：

1）依据完成环境感知的智能体类型分为单体机器人环境感知技术[58]、多机器人环境感知技术[59]、智能空间环境感知技术[60]等。

2）依据感知对象动态特性分为静态环境感知技术、动态环境感知技术[61-62]。

3）依据所使用的传感器类型不同分为单模态传感器环境感知技术（常用的传感器有视觉传感器[63]、激光雷达[19]、RGB-D摄像机[13]等）、多模态传感器环境感知技术[64]（广泛使用多传感器信息融合技术）。

4）依据室内环境状况分为日常生活环境感知技术、灾难现场环境感知技术[65]等。

5）依据感知目的分为面向导航的环境感知技术、面向避障的环境感知技术[66]、面向认知的环境感知技术[67]、面向抓取的环境感知技术[68]等。

6）依据感知空间范围分为局部空间环境感知技术[69]（对几何面、物体、局部操作空间等感知）、大范围全局环境感知技术[70]等。

7）依据感知信息所处层次分为度量层环境感知技术、拓扑层环境感知技术、语义层环境感知技术等。

8）依据感知对象类型分为环境几何结构感知技术[71]、场所感知技术、物体感知技术、通行空间感知技术[72]等。

9）依据环境结构特点分为结构化环境感知技术、非结构化环境感知技术[73]。

10）依据感知信息维度分为2D环境感知技术、2.5D环境感知技术[74]、3D环境感知技术[13]、空时环境感知技术[75]等。

上述划分标准并不完备，还可依据其他标准对相关技术进行划分。