研究人员开发了一种机器人导盲犬来帮助盲人

研究人员开发了一种机器人导盲犬来帮助盲人
图片来源:加州大学伯克利分校的Hybrid Robotics Group。

导盲犬是经过训练可以帮助人类穿越环境的犬类,数十年来在社会中发挥了至关重要的作用。实际上,这些训练有素的动物已被证明是视障人士的宝贵助手,可让他们安全地在室内和室外环境中航行。

加州大学伯克利分校的混合机器人小组的研究人员最近创造了一种带皮带的四足机器人,该皮带可以充当导盲犬。该机器人出现在arXiv上预先发表的论文中,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。

进行这项研究的加州大学伯克利分校的混合机器人小组的研究人员李忠裕表示:“行为端正的导盲犬通常需要单独选择和训练。” “此外,不能将一只狗的技能转移到另一只狗。这使训练导盲犬既费时又费力,并且过程不易扩展。相反,在一只机器人导盲犬上开发的算法可以轻松部署到另一个机器人。”

四足机器人(四脚机器人)在过去几年中变得越来越复杂。这些机器人中的许多机器人也变得更加实惠,并且更易于大规模制造。由于四足机器人在形状和大小上都类似于狗,因此它们可能是导盲犬的理想替代品,并且比其他机器人系统更容易为人类所接受。

研究人员开发了一种机器人导盲犬来帮助盲人
图片来源:加州大学伯克利分校的Hybrid Robotics Group。

李肇星说:“我们决定采用四足机器人作为视力障碍者的导盲犬。” “我们的导盲犬基于一个名为Mini Cheetah的小型四足机器人,该机器人配备了2D LiDAR来感应环境,在万向架上的摄像头可以跟踪人的位置,用于牵引人的皮带和力传感器在皮带上测量人/对人施加的力量。”

先前开发的用于引导盲人的系统都是基于僵硬的机械臂,该机械臂可以检测障碍并帮助人们规避障碍。另一方面,由李和他的同事创造的自动导盲犬则被固定在一个柔性的皮带上,该皮带可以绷紧(即拉伸或拉紧)或松弛(即松散)。使用皮带而不是刚性结构,可以在导航给定环境的同时,使机器人人的“团队”的组合运动和位置具有更大的灵活性。

除了创建新的机器人导盲犬之外,Li和他的同事还开发了一种混合的物理人机交互模型,该模型描述了在操作过程中机器人狗与人类用户之间的动态关系。然后,研究人员使用这种模型开发了一种反应式计划器,可以在绷紧和松弛的牵引方式之间切换,从而在有限的空间内最有效地指导人类使用者。

李说:“例如,当机器人领导的人类系统进入狭窄的空间(如走廊的拐角处)时,机器人首先可以让皮带松弛。” “这使机器人能够在不直接影响人的姿势的情况下重新定位并重新定位自己。此后,机器人可以拉紧皮带,将人引导通过这个狭窄的区域。”

Li和他的同事在一系列真实世界的实验中评估了他们开发的系统,在这种实验中,机器人导盲犬必须将被蒙住眼睛的人引导到特定位置,同时避免发生事故和与附近障碍物的碰撞。这些测试的结果非常有希望,因为该机器人成功地将参与者引导到了所需的位置而没有任何碰撞。研究人员的机器人导盲犬还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。

Li说:“使用牵引带需要我们开发一种混合计划器,该计划器利用牵引带的拉紧/松弛特性将机器人团队移动通过狭窄的空间。” “我们现在正在考虑使我们的机器人导盲犬能够帮助人们在更复杂的户外环境中导航,并帮助视障人士在交通信号灯与交叉路口中导航。”

本文为作者 三石 独立观点,并不代表 我是CIO 立场。

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