上海交大团队研制“导盲六足机器人”：1秒之内可响应，已在实测
“导游六足机器人”具有视觉环境感知功能，可自主导航至目的地、动态避障、识别红绿灯等。澎湃新闻记者邹嘉文、编辑张成军(00:40)
“你好，小狗，我想步行去大学礼堂。”戴着眼罩的测试者手里拿着一根引导棒，引导棒的另一端连接着一只六足机器小狗。测试人员说完，小狗就地抬起六条腿，在地上踢了几下，然后慢慢地拉着后面的人往前走。如果测试者“不耐烦”地推盲杆，小狗就会收到指令，默默加快步伐。
这是上海交通大学机械与动力工程学院高峰教授团队研发的“六足”导引机器人。刚刚在中国残联主办的“科技助力残疾人共享美好生活”展会上，这款机器人吸引了很多人的关注。 5月28日，高峰在上海交通大学对这款机器人进行了集中介绍。
据高峰介绍，“导游六足机器人”具有视觉环境感知功能，可自主导航至目的地、动态避障、识别红绿灯等，通过量产和人工智能辅助，该机器人可有效降低成本。 、提高智力，解决导盲犬短缺问题。不仅如此，通过在后台建立完善的互联网服务系统，导盲机器人还可以实现居家陪伴、应急响应、引导盲人前往更多地方等功能。
高峰在上海交通大学介绍了“引导六足机器人”。本文图片来自澎湃新闻记者 邹嘉文
人机交互技术突破，让导览机器人成为视障人士的“第二双眼睛”
为什么要研究引导机器人？
高峰提到，据世界卫生组织统计，我国视障人士数量已超过1700万，这意味着每100人中至少有1名视障人士。然而，与庞大的视障人士数量相比，全国活跃的导盲犬数量仅有几百只。不仅如此，导盲犬的培育还需要极高的训练成本和非常长的训练周期。在很多情况下，是否可以允许工作导盲犬进入仍在讨论中。仅仅依靠导盲犬是远远不够的。我国数千万视障人士的需求。基于此，团队开始了盲人六足机器人的研发。
高峰介绍，与盲人建立有效的沟通，让导盲机器人在保持自身动作协调的同时，理解用户的意图，是导盲机器人的首要任务。
该团队将听觉、触觉和力三种交互模式集成到导盲机器人中，实现盲人与六足机器人之间的智能人机感知和顺从行为。机器人可以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，反应快速，识别准确。目前语音识别准确率超过90%，响应速度在1秒以内。
高峰团队研发的“引导六足机器人”
此外，机器人可以通过语音发出指令，如启动、停止、设定目的地、加速、减速等，同时实时反馈行走、环境状况等信息，实现双向智能交互。盲人手杖可以实现盲人与引导机器人之间的力交互，为盲人提供牵引力和转向扭矩，引导盲人前进和转弯。盲人还可以推拉盲杖，动态调节机器人的行走速度。目前，机器人最高速度达到3m/s，可以满足盲人慢走、快走、跑步等出行需求。六足的独特配置优势保证了机器人行走稳定、噪音低。
人机交互与机器人自主协同控制是集感知信息、任务要求、人机交互指令于一体的机器人。它利用逻辑推理和自主决策来实现智能引导作业。高峰团队基于引导机器人的动力学模型，构建了分层渐进式外力估计、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、惯导、行为节律等多源信息，和历史状态。通过进行多目标综合状态观测和反馈优化平衡控制，可以达到引导机器人在各种地形场景下自主协同控制的效果。
目前已进入现场测试阶段，将加快实际实施。
引导机器人在复杂地形行走时需要较高的自主规划能力。这种自主规划功能通常包括地面信息的获取和建模、定位和导航、立足点选择、身体姿态规划和连续运动规划。
精准定位是引导任务的核心要求之一。团队通过多传感器数据紧耦合建立了雷达-惯性里程计系统，通过滑动窗口方法耦合历史帧数据，显着降低了点云运动失真，并设计了多维状态残差，显着提高了系统状态的准确性和鲁棒性估计，从而能够准确建立三维环境地图以及机器人本身的精确定位。
科研团队基于实时感知的全局环境地图和局部动态地图，利用模型预测和实时滚动优化方法，实现机器人的路径规划和自主避障，能够敏捷自主地避开静态和静态障碍物。动态障碍物，保证引导任务的安全。
基于室内导航任务的需求，团队制定了室内场景的多层导航策略，并构建了分层拓扑图，实现室内全局路径规划。针对室外场景，基于环境地图和GPS信息进行多传感器融合，大幅提升定位导航精度。该团队还利用深度摄像头，通过深度学习和数字图像处理技术来识别交通信号，以确保用户的出行安全。
针对台阶、楼梯等典型地形环境，团队采用多约束优化算法，规划机器人稳定的行走步态；通过采集机器人腿部末端的力感信息，利用机器学习方法实时识别足部与地面的接触模型，机器人可以实现在不同地形上的自适应动态敏捷性和柔顺行走。
高峰表示，目前，团队研发的导引机器人已进入现场测试阶段。在整个研究过程中，视障人士参与了线下演示和功能测试。未来，团队将根据视障人士的实时反馈继续开发和调试机器人。
此外，引导机器人的实际应用不仅仅是机器人本身的应用，还需要后台大数据的支持、强大的运维团队的支持以及一系列的普及测试。据了解，高峰团队还与所辰科技紧密合作，针对导盲机器人的需求进行商业推广。上海交通大学负责基础理论研究和关键技术研究，锁辰科技负责产品工程、产业运营、维护和推广。双方共同努力，利用社会力量，加快实施六足机器人为盲人服务，以提高我国的视力。为残疾人的生活做出贡献。