高能电子“导盲犬”现身：装备柔性牵引带，可在复杂环境中精准导航避障

加州大学伯克利分校(University of California Berkeley)混合机器人小组的研究人员，最近发明了一种带皮带的四足机器人，可以充当导盲犬的角色。

他们已经就这种“导盲犬”机器人在arXiv上发表了一篇论文。它可以帮助人类安全地在室内环境中导航，而不会撞到物体、墙壁和其他障碍物。

（视频截图：UC Berkeley）

开展这项研究的加州大学伯克利分校混合机器人小组的研究员Zhongyu Li“一条表现良好的导盲犬通常需要单独挑选和训练。”此外，一只狗的技能无法转移到另一只狗身上。这使得训练导盲犬既费时又费力，而且这个过程不容易扩展。相反，在一个导盲犬机器人上开发的算法，则可以很容易地部署到另一个机器人上。”

四足机器人，也就是有四条腿的机器人，在过去几年里变得越来越复杂。许多这样的机器人也变得更廉价，更容易大规模制造。由于四足机器人在形状和大小上都像狗，它们可能是导盲犬的理想替代品，而且可能比其他机器人系统更容易被人类接受。

“我们的导盲犬是基于一个小四肢行走的机器人，配备了2D激光雷达感应环境，框架上的摄像头来追踪其主人的位置，一条柔性的牵引带以及一个感知牵引力的压力传感器则可以指导人们停下或继续前进。”

大多数之前开发出来的引导盲人的系统，都是基于坚硬的机械臂来探测障碍物，并帮助人类绕过它们。创造的机器人导盲犬系在一个灵活的皮带上，皮带可以是紧的(当检测到需要停下时会拉紧)或松的(可继续前进时会放松)。使用皮带代替刚性结构，使机器人-人类“组合”在导航给定环境时的相对配合运动和位置更灵活。

除了创造新的机器人导盲犬，该研究团队还开发了一种混合的人-机器人物理交互模型，描述了机器人狗和人类用户在操作过程中的动态关系。利用这个模型，研究人员开发了一种反应式规划器，它可以在紧链和松链模式之间切换，在狭窄的空间里最有效地指导人类用户。

“比如，当机器人领导的人类系统进入一个狭窄的空间，比如走廊的一个角落，机器人可以先松开皮带。”“这使得机器人能够在不直接影响人类姿势的情况下重新定位自己。”接下来，机器人就可以拉紧皮带，引导人类通过这个封闭区域。”

对他们在一系列真实世界实验中开发的系统进行了评估，在这些实验中，机器人导盲犬必须引导一个蒙着眼睛的人到一个特定的位置，同时避免事故和与附近障碍物的碰撞。这些测试的结果是非常有希望的，因为机器人成功地引导参与者到理想的位置，没有任何碰撞。研究人员的机器人导盲犬，也带有集成的传感器套件和路径规划算法，因此最终可以帮助盲人安全地在混乱的室内环境中导航。

“我们现在正在研究让我们的机器人导盲犬帮助人们在更复杂的户外环境中导航，也帮助视力受损的人在有交通灯的十字路口实现导航。”

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源：https://techxplore.com/news/2021-04-robotic-dog-individuals.html

论文链接：https://arxiv.org/abs/2103.14300

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