导盲犬不够？六条腿的导盲机器人来了！1秒响应，语音识别准确率超90%

教育




据中国盲协相关数据，我国约有1731万视障人士，但全国

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 <p>据中国盲协相关数据，我国约有1731万视障人士，但全国现役导盲犬数量仅400多只，换言之，平均4万多视障人士才有1只导盲犬。此外，导盲犬的培育还需要不菲的培训成本及训练周期，远远不能满足需求。</p>
 <p>导盲机器人有望带来新希望。由中国残联主办的“科技助残 共享美好生活”展会上，上海交通大学机械与动力工程学院高峰教授团队研发的“六条腿”导盲机器人吸引众多目光。该款机器人具有视觉环境感知功能，可自主导航至目的地、动态躲避障碍、识别红绿灯等。该款机器人 通过批量化生产、人工智能辅助可有效降低成本，解决导盲犬数量短缺的问题。不仅如此，通过后台建立完整的互联网服务体系，导盲机器人还可以实现居家陪护、应急处理等功能。</p>
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 <p><strong>人机交互技术突破，让机器人和盲人建立有效沟通</strong></p>
 <p>事实上，视障人士对物体、方向、位置感知比较差，出行还可能面临盲道走不通，电梯没有语音提示等诸多不便。他们也想听音乐会、逛街、逛公园，参加各种体育活动，而这些往往都需要陪同与帮助。因此，如何和盲人建立有效沟通，让导盲机器人理解使用者意图同时维持机器人自身动作协调是导盲机器人的首要任务。</p>
 <p>目前，该导盲机器人已实现1秒内响应、语音识别准确率为90%以上。高峰介绍，导盲机器人集成听觉、触觉和力觉三种交互方式。机器人可根据盲人的语音指令，基于深度学习端到端语音识别模型理解语义信息，快速响应、准确识别。机器人可通过语音下发指令，如：启动、停止、设定目的地、加速、减速等；同时，由机器人实时反馈行走和环境状况等信息，实现双向智能交互。盲杖可以实现盲人与导盲机器人之间的力觉交互，向盲人提供牵引力和转向力矩，引导盲人前进和转向，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、跑步等出行需求，且六足的独特构型优势确保机器人可以低噪声稳定行走。</p>
 <p>人机交互与机器人自律协同控制是机器人融合感知信息、任务需求、人机交互的指令，利用逻辑推理、自律决策实现智能导盲作业行为。团队基于导盲机器人的动力学模型，构建层级递进式外力估计、触地检测、坡度估计、运动状态估计模型算法，融合机器人关节、惯性导航、行为节律、历史状态等多源信息，进行多目标集成的状态观测和反馈优化的平衡控制，已经能够实现导盲机器人在各类地形场景中自律协同控制效果。</p>
 <p><strong>机器人自主规划能力提升，帮助盲人“无碍”行走</strong></p>
 <p>在复杂地形行走，导盲机器人需要更高的自主规划能力。而这类功能通常包含：地面信息的获取和建模、定位导航、落脚点的选择、身体位姿规划以及连续运动的规划等。</p>
 <p>其中，定位精准是导盲任务的核心要求之一。机器人具备路径规划和自主避障功能，可以敏捷、自主躲避静态和动态障碍物，保障盲人的安全。根据室内导航任务需求，团队制定了室内场景的多层导航策略，构建了层次拓扑地图实现室内全局路径规划；针对室外场景，基于环境地图结合GPS信息进行多传感器融合，大幅提高定位与导航精度。团队还利用深度相机，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。</p>
 <p>在各类地形下，机器人还实现了步态规划和平滑切换。针对台阶、楼梯等环境，团队用算法规划机器人稳定行走步态，同时通过采集机器人腿部足端力觉信息，使用机器学习的方法实现机器人对不同地形的自适应动态敏捷柔顺行走。</p>
 <p>产学研用结合，有望助力导盲机器人走向千家万户。现在，团队研发制成的导盲机器人已进入实地测试阶段。在研究过程中，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。此外，导盲机器人的实际应用还需要后台大数据的支持，强大的运维团队以及一系列推广普及的测试。如今，团队正与索辰科技合作开展商业化推广，加快导盲六足机器人的落地使用。</p>
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  文：储舒婷<br>
   图：上海交通大学<br>
   编辑：吴金娇<br>
   责任编辑：姜澎
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导盲犬不够？六条腿的导盲机器人来了！1秒响应，语音识别准确率超90%

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