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根據(jù)中國盲協(xié)相關數(shù)據(jù)，我國約有1731萬視障人士，他們在日常生活中面臨諸多不便，往往都需要陪同與幫助。導盲犬是盲人參與社會生活的重要伴侶，但是其在數(shù)量和培育等方面存在局限，遠遠不能滿足需求。上海交通大學機械與動力工程學院高峰教授團隊研發(fā)的“六條腿”導盲機器人，推動了這一問題的有效解決。
5月28日，高峰教授在“導盲六足機器人”新聞發(fā)布會上介紹相關情況。
該款機器人具有視覺環(huán)境感知功能，可自主導航至目的地、動態(tài)躲避障礙、識別紅綠燈等，通過批量化生產(chǎn)、人工智能輔助可有效降低成本、提升智能，解決導盲犬數(shù)量短缺的問題。此外，通過后臺建立完整的互聯(lián)網(wǎng)服務體系，機器人還可以實現(xiàn)居家陪護、應急處理，帶領盲人抵達更多地方等功能。
突破人機交互技術
成為視障人士的“第二雙眼睛”
和盲人建立有效溝通，理解使用者意圖的同時維持自身動作協(xié)調(diào)是機器人的首要任務。
高峰教授團隊在導盲機器人上集成了聽覺、觸覺和力覺三種交互方式，實現(xiàn)盲人與導盲六足機器人之間的人機智能感知與順應性行為。機器人可根據(jù)盲人的語音指令，快速響應、準確識別，目前語音識別準確率為90%以上，響應速度在1秒之內(nèi)。機器人可通過語音下發(fā)指令，同時實時反饋行走和環(huán)境狀況等信息，實現(xiàn)雙向智能交互。盲杖可實現(xiàn)盲人與機器人之間的力覺交互，向盲人提供牽引力和轉(zhuǎn)向力矩，引導其前進和轉(zhuǎn)向，同時盲人可以推拉盲杖來動態(tài)調(diào)整機器人的行走速度。目前機器人最大速度達3m/s，能夠滿足盲人慢走、快走、跑步等需求，且六足的獨特構(gòu)型優(yōu)勢確保機器人可以低噪聲穩(wěn)定行走。
人機交互與機器人自律協(xié)同控制是機器人利用邏輯推理、自律決策實現(xiàn)智能導盲作業(yè)行為。團隊研制的導盲機器人已實現(xiàn)在各類地形場景中自律協(xié)同控制效果。
突破自適應控制技術
助推盲人“無礙”行走
定位精準是導盲任務的核心要求之一，團隊通過多傳感器數(shù)據(jù)緊耦合方式，建立了雷達-慣性里程計系統(tǒng)，通過滑動窗口法耦合歷史幀數(shù)據(jù)，大幅減少點云運動畸變，并設計了多維度的狀態(tài)殘差，顯著提高了系統(tǒng)狀態(tài)估計的精度和魯棒性，實現(xiàn)了三維環(huán)境地圖的精準建立與機器人自身的精準定位。
團隊采用模型預測和實時滾動優(yōu)化方法實現(xiàn)了機器人的路徑規(guī)劃和自主避障，敏捷自主躲避靜態(tài)和動態(tài)障礙物，保障導盲任務的安全性。根據(jù)室內(nèi)外不同場景的導航任務需求制定策略，大幅提高定位與導航精度，并且通過深度學習和數(shù)字圖像處理技術實現(xiàn)對交通信號的辨別，保障出行安全。此外還實現(xiàn)了各類地形下機器人的步態(tài)規(guī)劃和平滑切換，如臺階、樓梯等，實現(xiàn)機器人對不同地形的自適應動態(tài)敏捷柔順行走。
產(chǎn)學研用結(jié)合
助力導盲機器人走向千家萬戶
目前導盲機器人已進入實地測試階段，在整個研究推進過程中，由視障人士參與線下展示與功能測試，未來團隊也將根據(jù)視障人士的實時反饋，對機器人持續(xù)研發(fā)、調(diào)試。
導盲機器人的實際應用，不單單是機器人本身的應用，還需要后臺大數(shù)據(jù)的支持，需要強大的運維團隊的支持以及一系列推廣普及的測試。團隊還與索辰科技密切合作，面向?qū)C器人需求，開展商業(yè)化推廣，為改善我國視障人士生活貢獻一份力量。
來源：重大裝備設計與控制工程研究所
編輯：學院黨政辦—組織宣傳辦公室
原標題：“導盲機器人”來了！高峰教授團隊科技創(chuàng)新！
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