根據中(zhong)國盲(mang)協相關數據,我國約有(you)1731萬(wan)視(shi)障(zhang)(zhang)人(ren)士(shi),這(zhe)意味著每一(yi)百人(ren)中(zhong)就至少(shao)有(you)一(yi)位視(shi)障(zhang)(zhang)者。他們對物體(ti)、方向(xiang)、位置感知(zhi)比(bi)較差(cha),出(chu)行(xing)中(zhong)還可能面臨(lin)盲(mang)道走(zou)不(bu)通,電梯(ti)沒有(you)語音(yin)提(ti)示(shi)等諸多(duo)不(bu)便。視(shi)障(zhang)(zhang)群(qun)體(ti)想要(yao)(yao)(yao)參加(jia)演唱會(hui)、逛街、逛公(gong)園,參加(jia)各種體(ti)育(yu)活動,感受生活的(de)豐(feng)富多(duo)彩(cai),這(zhe)些往往都需要(yao)(yao)(yao)陪同與(yu)幫(bang)助。目前導(dao)盲(mang)犬(quan)作為盲(mang)人(ren)出(chu)行(xing)、參與(yu)社會(hui)生活的(de)重要(yao)(yao)(yao)伴(ban)侶,展現出(chu)其不(bu)可或(huo)缺的(de)溫暖(nuan)力量。但(dan)是,和龐大(da)的(de)視(shi)障(zhang)(zhang)人(ren)士(shi)數量對比(bi),全(quan)國現役導(dao)盲(mang)犬(quan)數量僅四(si)百多(duo)只,也就是四(si)萬(wan)多(duo)視(shi)障(zhang)(zhang)人(ren)士(shi)才配有(you)一(yi)只導(dao)盲(mang)犬(quan)。不(bu)僅如此,導(dao)盲(mang)犬(quan)的(de)培育(yu)還需要(yao)(yao)(yao)極高的(de)培訓成本(ben),以及極長的(de)訓練周期,并且許多(duo)場(chang)合能否允許工(gong)作中(zhong)的(de)導(dao)盲(mang)犬(quan)進(jin)入尚處(chu)于討論當中(zhong),僅僅依靠導(dao)盲(mang)犬(quan)遠(yuan)遠(yuan)不(bu)能滿足(zu)我國千(qian)萬(wan)余名視(shi)障(zhang)(zhang)人(ren)士(shi)的(de)需求(qiu)。
5月28日,在上(shang)海交(jiao)大導盲(mang)(mang)(mang)(mang)(mang)六足機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)新聞發(fa)布會上(shang),機(ji)械(xie)與(yu)動力工程(cheng)學院高峰教授團隊研發(fa)的一款(kuan)(kuan)“六條(tiao)腿”導盲(mang)(mang)(mang)(mang)(mang)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)吸引了眾多(duo)人(ren)(ren)(ren)的目光,該款(kuan)(kuan)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)具(ju)有視(shi)覺環境感知功(gong)(gong)能,可(ke)自主導航(hang)至(zhi)目的地(di)、動態躲避障礙、識(shi)別紅(hong)綠燈等。據介紹(shao),該款(kuan)(kuan)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)通過(guo)批量(liang)化(hua)生(sheng)產、人(ren)(ren)(ren)工智(zhi)(zhi)能輔(fu)助(zhu)可(ke)有效降(jiang)低成本、提升智(zhi)(zhi)能,解決導盲(mang)(mang)(mang)(mang)(mang)犬數(shu)量(liang)短缺的問(wen)題。不(bu)僅(jin)如此,通過(guo)后臺建立完整的互聯(lian)網服務體系,導盲(mang)(mang)(mang)(mang)(mang)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)還可(ke)以實現居(ju)家陪(pei)護、應急處理,帶領盲(mang)(mang)(mang)(mang)(mang)人(ren)(ren)(ren)抵(di)達更多(duo)地(di)方等功(gong)(gong)能。
突破人機交互技術,讓導盲機器人成為視障人士的“第二雙眼睛”
和盲(mang)人(ren)建(jian)立有效溝(gou)通,讓(rang)導(dao)盲(mang)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)理解使用(yong)者意圖(tu)同時維持(chi)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)自身動作協調(diao)是導(dao)盲(mang)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)的首(shou)要任務。
高峰團隊在(zai)導(dao)盲(mang)(mang)(mang)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)上集成了聽覺、觸覺和(he)力(li)覺三種交(jiao)互方(fang)式,實(shi)(shi)現(xian)盲(mang)(mang)(mang)人(ren)(ren)(ren)與(yu)導(dao)盲(mang)(mang)(mang)六(liu)足(zu)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)之間的人(ren)(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)智能(neng)感知與(yu)順(shun)應(ying)性行為。機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)可(ke)根據盲(mang)(mang)(mang)人(ren)(ren)(ren)的語(yu)音(yin)指令,基(ji)于深度(du)學(xue)習端(duan)到(dao)端(duan)語(yu)音(yin)識別(bie)模型理解語(yu)義信(xin)息,快速(su)響應(ying)、準確識別(bie),目(mu)前語(yu)音(yin)識別(bie)準確率為90%以上,響應(ying)速(su)度(du)在(zai)1秒之內。機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)可(ke)通過語(yu)音(yin)下發指令,如(ru):啟動、停止(zhi)、設(she)定(ding)(ding)目(mu)的地、加(jia)速(su)、減速(su)等(deng)(deng);同(tong)時機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)實(shi)(shi)時反饋行走(zou)(zou)(zou)和(he)環境狀(zhuang)況(kuang)等(deng)(deng)信(xin)息,實(shi)(shi)現(xian)雙向(xiang)智能(neng)交(jiao)互。盲(mang)(mang)(mang)杖(zhang)可(ke)以實(shi)(shi)現(xian)盲(mang)(mang)(mang)人(ren)(ren)(ren)與(yu)導(dao)盲(mang)(mang)(mang)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)之間的力(li)覺交(jiao)互,向(xiang)盲(mang)(mang)(mang)人(ren)(ren)(ren)提(ti)供牽引(yin)力(li)和(he)轉向(xiang)力(li)矩,引(yin)導(dao)盲(mang)(mang)(mang)人(ren)(ren)(ren)前進和(he)轉向(xiang),同(tong)時盲(mang)(mang)(mang)人(ren)(ren)(ren)可(ke)以推拉盲(mang)(mang)(mang)杖(zhang)來動態調整機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)的行走(zou)(zou)(zou)速(su)度(du)。目(mu)前機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)最大(da)速(su)度(du)達(da)3m/s,能(neng)夠滿足(zu)盲(mang)(mang)(mang)人(ren)(ren)(ren)慢走(zou)(zou)(zou)、快走(zou)(zou)(zou)、跑步等(deng)(deng)出(chu)行需(xu)求,且六(liu)足(zu)的獨特構型優勢確保機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)可(ke)以低(di)噪聲穩定(ding)(ding)行走(zou)(zou)(zou)。
人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)與機(ji)器(qi)人(ren)自(zi)律協同控(kong)制(zhi)是機(ji)器(qi)人(ren)融合感(gan)知信(xin)息、任務需求(qiu)、人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)的(de)(de)指令,利用邏輯推理(li)、自(zi)律決策實(shi)(shi)現智能(neng)導(dao)盲(mang)作(zuo)業(ye)行(xing)(xing)(xing)為。高峰教授團隊(dui)基于(yu)導(dao)盲(mang)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)(de)動力學模型(xing),構建(jian)層級遞進式(shi)外力估計、觸地(di)檢(jian)測、坡度估計、運動狀態估計模型(xing)算法,融合機(ji)器(qi)人(ren)關節、慣(guan)性導(dao)航(hang)、行(xing)(xing)(xing)為節律、歷(li)史狀態等多源信(xin)息,進行(xing)(xing)(xing)多目標(biao)集成(cheng)的(de)(de)狀態觀測和反饋(kui)優化的(de)(de)平衡控(kong)制(zhi),已經能(neng)夠實(shi)(shi)現導(dao)盲(mang)機(ji)器(qi)人(ren)在(zai)各類地(di)形場景中自(zi)律協同控(kong)制(zhi)效(xiao)果。
突破基于視覺和力覺的環境-任務自適應控制技術,助推盲人“無礙”行走
導盲機器人(ren)在復雜地形行走需(xu)要更(geng)高的自主規劃(hua)能力,這(zhe)類自主規劃(hua)功能通常包含(han)地面信(xin)息的獲取和建模、定位導航、落腳(jiao)點的選擇、身體位姿規劃(hua)以及連續(xu)運動的規劃(hua)等。
定(ding)位(wei)精(jing)準(zhun)(zhun)是導(dao)盲(mang)任務的核心要求之(zhi)一,高(gao)峰(feng)教授團(tuan)隊通過多傳感器數(shu)據緊耦合方式,建立(li)了(le)雷(lei)達-慣性里程計(ji)(ji)系統(tong),通過滑動窗口法耦合歷史幀(zhen)數(shu)據,大(da)幅減少點云(yun)運動畸變(bian),并設(she)計(ji)(ji)了(le)多維(wei)度的狀(zhuang)態(tai)殘(can)差,顯著提高(gao)了(le)系統(tong)狀(zhuang)態(tai)估計(ji)(ji)的精(jing)度和魯棒性,實現了(le)三維(wei)環境地圖(tu)的精(jing)準(zhun)(zhun)建立(li)與機器人(ren)自(zi)身的精(jing)準(zhun)(zhun)定(ding)位(wei)。
團(tuan)隊(dui)(dui)基于(yu)全(quan)(quan)局(ju)(ju)環(huan)境地(di)(di)圖(tu)(tu)和實時(shi)感知(zhi)的局(ju)(ju)部動態地(di)(di)圖(tu)(tu),采用(yong)模型(xing)預測和實時(shi)滾動優化(hua)方法實現(xian)機(ji)(ji)器(qi)人的路徑(jing)(jing)規劃(hua)和自主避障,敏捷自主躲避靜態和動態障礙物,保(bao)障導(dao)盲任務的安全(quan)(quan)性(xing)。根(gen)據室(shi)(shi)內導(dao)航任務需求,團(tuan)隊(dui)(dui)制定(ding)了(le)室(shi)(shi)內場景的多層導(dao)航策略,構建了(le)層次拓(tuo)撲地(di)(di)圖(tu)(tu)實現(xian)室(shi)(shi)內全(quan)(quan)局(ju)(ju)路徑(jing)(jing)規劃(hua);針對室(shi)(shi)外場景,基于(yu)環(huan)境地(di)(di)圖(tu)(tu)結合GPS信息(xi)進行多傳感器(qi)融合,大(da)幅提高定(ding)位與導(dao)航精(jing)度(du)。團(tuan)隊(dui)(dui)還(huan)利用(yong)深度(du)相機(ji)(ji),通過(guo)深度(du)學習和數字圖(tu)(tu)像處理(li)技術(shu)實現(xian)對交通信號的辨別(bie),保(bao)障出行安全(quan)(quan)。
團隊基于地(di)形變化(hua)信息(xi)和(he)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人穩定性(xing)與運動性(xing)的(de)協調,可實現各類地(di)形下(xia)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人的(de)步態規(gui)劃(hua)和(he)平滑切換。針對(dui)臺階、樓梯(ti)等(deng)典型地(di)形環境,采用多(duo)約(yue)束優化(hua)算法規(gui)劃(hua)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人穩定行走步態;通過(guo)采集機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人腿部足(zu)端力(li)覺信息(xi),使用機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)學習方(fang)法來實時辨識足(zu)-地(di)接觸模(mo)型,實現機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人對(dui)不同(tong)地(di)形的(de)自適應動態敏捷柔順(shun)行走。
產學研用結合,助力導盲機器人走向千家萬戶

高峰團(tuan)(tuan)隊研(yan)發制(zhi)成(cheng)的(de)導(dao)盲機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)已進(jin)(jin)入實地測(ce)試階段。在整個研(yan)究(jiu)推進(jin)(jin)過(guo)程(cheng)中(zhong),由視障(zhang)人(ren)(ren)士參與(yu)(yu)線下展示(shi)與(yu)(yu)功(gong)能測(ce)試,未來團(tuan)(tuan)隊也將根(gen)據視障(zhang)人(ren)(ren)士的(de)實時反(fan)饋,對機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)持(chi)續研(yan)發、調試。導(dao)盲機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)實際(ji)應用,不單單是機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)本(ben)身的(de)應用,還(huan)需(xu)要后臺大(da)數據的(de)支(zhi)持(chi),需(xu)要強大(da)的(de)運維(wei)團(tuan)(tuan)隊的(de)支(zhi)持(chi)以及(ji)一系列推廣(guang)(guang)普(pu)及(ji)的(de)測(ce)試。據了解,團(tuan)(tuan)隊還(huan)與(yu)(yu)索(suo)辰(chen)科技(ji)密切合作,面(mian)向導(dao)盲機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)需(xu)求,開展商(shang)業化推廣(guang)(guang)。上海交通大(da)學負責基礎理論(lun)研(yan)究(jiu)和關(guan)鍵技(ji)術攻關(guan),索(suo)辰(chen)科技(ji)負責產(chan)(chan)品(pin)工程(cheng)化以及(ji)產(chan)(chan)業化運維(wei)和推廣(guang)(guang),雙方共同努力(li),并借助社會力(li)量(liang),加快導(dao)盲六足機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)落地使用,為改(gai)善我國視障(zhang)人(ren)(ren)士生活貢(gong)獻(xian)一份力(li)量(liang)。
① 凡本(ben)(ben)(ben)站(zhan)(zhan)注明(ming)“稿(gao)件來源(yuan):中(zhong)國教育在線”的(de)所有(you)文(wen)字、圖片(pian)和(he)音視頻稿(gao)件,版權(quan)均屬(shu)本(ben)(ben)(ben)網(wang)(wang)所有(you),任何媒體、網(wang)(wang)站(zhan)(zhan)或個人(ren)未經本(ben)(ben)(ben)網(wang)(wang)協議授(shou)權(quan)不得轉載、鏈(lian)接、轉貼或以其他方(fang)式復制發表。已經本(ben)(ben)(ben)站(zhan)(zhan)協議授(shou)權(quan)的(de)媒體、網(wang)(wang)站(zhan)(zhan),在下載使(shi)用時必(bi)須注明(ming)“稿(gao)件來源(yuan):中(zhong)國教育在線”,違者本(ben)(ben)(ben)站(zhan)(zhan)將依法追(zhui)究(jiu)責任。
② 本站(zhan)注(zhu)明稿(gao)件(jian)來源(yuan)為其他媒體的(de)(de)文(wen)/圖(tu)等(deng)稿(gao)件(jian)均(jun)為轉載(zai)稿(gao),本站(zhan)轉載(zai)出(chu)于(yu)非商業性(xing)的(de)(de)教育和科(ke)研之目的(de)(de),并不意(yi)味著贊同其觀(guan)點或證實其內(nei)容的(de)(de)真實性(xing)。如轉載(zai)稿(gao)涉及版(ban)權等(deng)問(wen)題(ti),請(qing)作(zuo)者在兩(liang)周內(nei)速(su)來電或來函聯系。




中國教育在線
