“六条腿”的导盲机器人！交大科技帅气亮相
根据中国盲协相关数据
我国约有1731万视障人士
他们在日常生活中面临诸多不便
往往都需要陪同与帮助
导盲犬是盲人出行、参与社会生活的重要伴侣
但是其在数量和培育等方面存在局限
远远不能满足需求
上海交通大学机械与动力工程学院
高峰教授团队研发一款“六条腿”导盲机器人
推动了这一问题的有效解决
突破人机交互技术
成为视障人士的“第二双眼睛”
和盲人建立有效沟通，理解使用者意图的同时维持自身动作协调是机器人的首要任务。
高峰教授团队在导盲机器人上集成了听觉、触觉和力觉三种交互方式，实现盲人与导盲六足机器人之间的人机智能感知与顺应性行为。机器人可根据盲人的语音指令，快速响应、准确识别，目前语音识别准确率为90%以上，响应速度在1秒之内。机器人可通过语音下发指令，同时实时反馈行走和环境状况等信息，实现双向智能交互。盲杖可实现盲人与机器人之间的力觉交互，向盲人提供牵引力和转向力矩，引导其前进和转向，同时盲人可以推拉盲杖来动态调整机器人的行走速度。目前机器人最大速度达3m/s，能够满足盲人慢走、快走、跑步等需求，且六足的独特构型优势确保机器人可以低噪声稳定行走。
人机交互与机器人自律协同控制是机器人利用逻辑推理、自律决策实现智能导盲作业行为。团队研制的导盲机器人已实现在各类地形场景中自律协同控制效果。
突破自适应控制技术
助推盲人“无碍”行走
定位精准是导盲任务的核心要求之一，团队通过多传感器数据紧耦合方式，建立了雷达-惯性里程计系统，通过滑动窗口法耦合历史帧数据，大幅减少点云运动畸变，并设计了多维度的状态残差，显著提高了系统状态估计的精度和鲁棒性，实现了三维环境地图的精准建立与机器人自身的精准定位。
团队现场演示导盲机器人行进、避障、下台阶等操作
团队采用模型预测和实时滚动优化方法实现了机器人的路径规划和自主避障，敏捷自主躲避静态和动态障碍物，保障导盲任务的安全性。根据室内外不同场景的导航任务需求制定策略，大幅提高定位与导航精度，并且通过深度学习和数字图像处理技术实现对交通信号的辨别，保障出行安全。此外还实现了各类地形下机器人的步态规划和平滑切换，如台阶、楼梯等，实现机器人对不同地形的自适应动态敏捷柔顺行走。
产学研用结合
助力导盲机器人走向千家万户
目前导盲机器人已进入实地测试阶段，在整个研究推进过程中，由视障人士参与线下展示与功能测试，未来团队也将根据视障人士的实时反馈，对机器人持续研发、调试。
导盲机器人的实际应用，不单单是机器人本身的应用，还需要后台大数据的支持，需要强大的运维团队的支持以及一系列推广普及的测试。团队还与索辰科技密切合作，面向导盲机器人需求，开展商业化推广，为改善我国视障人士生活贡献一份力量。
来源：机械与动力工程学院
编辑：“四力”共行计划成员
海洋学院 谢安琪
责任编辑：陈煜阳
主编：金雪
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