5 位华人学员产品研发“机器导盲犬”，避障、导航栏样样在行

美国加州大学伯克利分校（University of California Berkeley）混和机器人工作组的科学研究工作人员近期创造发明了一种用传动带正确引导主人的四足机器人导盲犬，它能够协助视障人士越过房间内的狭小地区，还能开展房间内路线导航和导航栏。

该科学研究工作组包含五名中国人留学人员，在其中有三位本科毕业生肖岸星、童闻哲、杨立之，及其两位博士研究生李钟毓、曾俊。该精英团队由她们的老师库什尔・斯林纳斯（Koushil Sreenath） 领着，库什尔是该学校机器人研究室和电子器件与电子计算机工程学校的机械自动化终身教授，专注于机器人健身运动操纵层面的科学研究，从 2009 年起发布了 70 余篇有关毕业论文。

当地时间 3 月 26 日，此项科学研究早已预百度收录在学术研究服务平台 arXiv 上，毕业论文题目为《机器导盲犬：用传动带正确引导的混和物理学互动交流正确引导人们（Robotic Guide Dog: Leading a Human with Leash-Guided Hybrid Physical Interaction）》。

毕业论文连接：https://arxiv.org/abs/2103.14300

一、“猎豹”变导盲犬，整体机身来源于麻省理工四足机器人

现阶段，导盲犬的选择和训炼都较为耗时费力，并且每只导盲犬都必须独立训炼，并不像机器导盲犬，只需开发设计一套优化算法就可以布署到全部个人上。

美国加州大学伯克利大学的精英团队选择了四足机器人来修建机器导盲犬。科学研究工作组组员李钟毓觉得，四足机器人的类型丰富多彩且生产制造低成本，并且他们的样子和尺寸都和真真正正的狗较为相近，因而可能是导盲犬的理想化代替品，比别的机器人更非常容易被人们接纳。

▲李钟毓精英团队开发设计的机器导盲犬外型

李钟毓精英团队产品研发的机器导盲犬根据一个名字叫做 Mini Cheetah（小猎豹）的中小型四足机器人，配置有 3D 毫米波雷达、三维 监控摄像头，及其一个含有测力传感器的可拉申传动带。这种配备使机器人能够磁感应自然环境、跟踪主人的部位，而且能绷紧或松掉皮产生牵引带主人。

▲机器导盲犬结构

据了解，这一“Mini Cheetah”四足机器人是由麻省理工大学（MIT）开发设计的，在 2019 年租用给李钟毓所属的试验室用以优化算法科学研究。

二、有传动带“牵引带”，窄小房间内也可以灵便正确引导

有别于之前大底座、装有机械手臂的正确引导机器人，李钟毓精英团队开发设计的机器导盲犬应用传动带替代机械手臂来牵引带主人。

李钟毓精英团队明确提出了端到端混和物理学人机交互技术（physical human-robot interaction，pHRI）实体模型，该实体模型体现了机器导盲犬和人们客户在操作流程中的动态性关联。

▲端到端混和物理学人机交互技术（physical human-robot interaction）实体模型电路原理图

运用这一混和实体模型，科学研究工作人员开发设计了一种反应方程整体规划器，它能够让机器导盲犬根据调节姿势来释放压力或绷紧的身上的传动带，使它即便 在窄小的房间内也可以灵便地正确引导主人。

科学研究工作人员在几个试验中检测了该实体模型，试验中，机器人导盲犬要正确引导一个蒙着双眼的人来到特殊部位，另外绕开周边的阻碍物。事实上，她们的实体模型十分合理。

▲试验中，机器导盲犬正确引导被试者绕开阻碍

李钟毓表述道：“当机器导盲犬带上主人进到一个狭小的室内空间，机器人能够先自身调节姿势，松掉传动带。这时候，因为主人手里沒有感受到力，便会停下或停住步伐。在迟缓根据狭小地区以后，机器人要绷紧传动带，正确引导主人砥砺前行。”

三、能跟踪导航栏，还会继续整体规划线路

科学研究工作人员仍在机器导盲犬中加上了集成化的感应器模块和最短路径算法优化算法，让机器导盲犬能够开展房间内的最短路径算法和导航栏。

试验中，李钟毓精英团队应用了激光器测绘工程系统软件绘制了室内地图，而且根据毫米波雷达来跟踪机器导盲犬和主人在地图上的即时部位。

▲机器导盲犬整体规划途径平面图

在机器导盲犬中提升导航功能的益处是，视障人士在交通出行前，只需设定到达站，机器导盲犬就能自主整体规划线路并开展导航栏，而它是小动物导盲犬无法保证的。

李钟毓说：“大家仍在再次科学研究，想使我们的机器导盲犬协助大家在更繁杂的室外自然环境中导航栏，及其协助视障人士安全性根据有交通信号灯的十字路口。”

总结：机器人技术性升级换代有利于协助残疾人人士

用传动带牵引带、行動灵便的机器导盲犬，在外观设计上与小动物导盲犬有一些类似，但其作用的可扩展性和多元性大大的好于小动物导盲犬。

机器导盲犬的问世能够说成视障人士的一大福利。但是除开机器导盲犬，现阶段也有愈来愈多的企业在积极主动开发设计和提升有关的机器人技术性，例如机器义肢等，来协助残疾人人士重返一切正常的日常生活。在未来，机器人技术性与物理学、微生物等课程的融合也许还将再次发展这一行业。