加州大学伯克利分校混合机器人小组的研究人员最近发明了一种四足机器人导盲犬，它用皮带引导主人，可以帮助视力障碍者通过室内狭窄的区域，还可以进行室内路线规划和导航。
该研究小组由5名中国学生组成，其中包括3名本科生肖安兴、佟文哲和杨丽芝，以及2名博士生李忠禹和曾俊。该小组由他们的导师、机器人研究所和电子与计算机工程学院的机械工程助理教授考什尔林纳斯领导。他致力于机器人运动控制的研究，自2009年以来发表了70多篇相关论文。
当地时间3月26日，该研究已在学术平台arXiv上预录，题目为《机器导盲犬：用皮带引导的混合物理互动引导人类(Robotic Guide Dog: Leading a Human with Leash-Guided Hybrid Physical Interaction)》。
首先，“猎豹”变成了导盲犬，机身来自麻省理工学院的四足机器人
目前导盲犬的选择和训练费时费力，每只导盲犬都需要独立训练。与机器导盲犬不同，它只需开发一套算法就可以部署到所有个体。
加州大学伯克利分校的团队选择了一个四足机器人来建造一只机器人导盲犬。研究小组成员李忠宇认为，四足机器人种类丰富，制造成本低，外形尺寸与真狗相似，可能是导盲犬的理想替代品，比其他机器人更容易被人类接受。
李忠禹团队开发的机器人导盲犬是基于一种名为迷你猎豹的小型四足机器人，该机器人配备了2D激光雷达、3D摄像头和一条具有强大传感器的可拉伸带。这些配置使机器人能够感知环境，跟踪主人的位置，并拉紧或松开皮带来拉动主人。
据悉，这款“迷你猎豹”四足机器人是麻省理工学院(MIT)开发的，2019年租给李忠宇的实验室进行算法研究。
二是有皮带“牵引绳”，可以在小房间灵活引导
李忠禹团队研发的机器人导盲犬不同于以往的大底座、机械手臂的引导机器人，它用皮带代替机械手臂来引导主人。
李忠禹团队提出了一种端到端的混合物理人机交互(pHRI)模型，该模型反映了机器导盲犬和人类用户在操作过程中的动态关系。
利用这种混合模型，研究人员开发了一种反应式规划器，它可以通过调整姿态使机器人导盲犬放松或勒紧腰带，从而即使在狭小的房间里也能灵活地引导主人。
研究人员在几组实验中测试了该模型。在实验中，机器人导盲犬引导一个被蒙住眼睛的人到一个特定的位置，同时避开附近的障碍物。事实证明，他们的模式非常有效。
李忠禹解释说：“当机器人导盲犬带主人进入狭窄的空间时，机器人可以调整姿势，松开皮带。这时候因为主人感觉不到手里的力，就会减速或者停下来。慢慢穿过狭窄地带后，机器人会拉紧皮带，引导主人继续前行。”
第三，它可以跟踪导航和规划路线
研究人员还为机器人导盲犬增加了集成传感器套件和路径规划算法，使机器人导盲犬能够进行室内路径规划和导航。
在实验中，李中宇的团队使用激光测绘系统绘制室内地图，并通过激光雷达实时跟踪机器导盲犬及其主人在地图上的位置。
给机器人导盲犬增加导航功能的好处是，视障者只需要在出行前设定好目的地，机器人导盲犬就可以自行规划路线和导航，而动物导盲犬是做不到的。
李忠禹说：“我们仍在继续研究，希望我们的机器人导盲犬能帮助人们在更复杂的室外环境中导航，帮助视力障碍者安全通过有红绿灯的十字路口。”
结论：机器人技术的升级将帮助残疾人
动作灵活、带牵引的机器人导盲犬在外形上与动物导盲犬相似，但功能扩展性和多样性要比动物导盲犬好得多。
机器人导盲犬的引入可以说是对视障人士的一大福音。然而，除了机器人导盲犬，越来越多的公司正在积极开发和优化相关的机器人技术，如机器人假肢，以帮助残疾人恢复正常生活。未来，机器人学与物理学、生物学等学科的结合可能会继续探索这一领域。
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