引导盲人绕开障碍物的智能拐杖问世！内置GPS、激光雷达|科学焦点

互推小编 2023-12-01

据不完全统计，中国目前的视障人士超过 1700 万人，他们的日常出行是一个非常棘手的问题，虽然拐杖能为他们提供些许便利，但是车辆、路障仍是盲人出行的一大威胁。

编辑 | 琴酒

图源 | stanford.edu&unsplash

而现在，这一切迎来了转机。斯坦福大学的研究人员设计了一款机器人拐杖，可以引导视障人士安全地走过当前的环境，而且价格实惠，普通家庭也可以负担。

研究人员借鉴了自动驾驶汽车的运行方式制造了这款机器人拐杖，可以自动探测和识别障碍物，并设计路线绕过这些物体，室内外均可使用。

这款机器人拐杖并不是第一款智能拐杖。此前研发的传感器拐杖重量约为23千克，成本约为6000美元，而且由于技术受限，它仅能检测到使用者面前的的物体，显然它并不适合推广使用。

而机器人拐杖配备了尖端传感器，仅1.4千克，可以用家里用现成的部件和免费的开源软件制造，成本约为400美元。

“我们想设计一种更人性化的智能拐杖，而不仅仅是给普通拐杖装上传感器，”斯坦福大学智能系统实验室的研究助理帕特里克·斯莱德（Patrick Slade）表示，斯莱德也是该研究的第一作者，“机器人拐杖不仅能告诉你有物体挡住了去路，还能告诉你这个物体是什么，你怎样走能绕过它。”

借鉴自动驾驶汽车技术

机器人拐杖配备了激光雷达传感器，激光雷达广泛应用于自动驾驶的汽车、飞机中，可以测量所处的位置到附近障碍物的距离。

除了激光雷达传感器，机器人拐杖还配备了其他传感器，包括GPS、加速计、磁力计和陀螺仪，这些传感器的组合效果就像智能手机上的传感器一样，可以实时监测用户的位置、速度、方向等。

拐杖顶端安装了一个机动的、可以全方位使用的轮子，被称为pièce de résistance。这个轮子与地面保持接触的同时，会在路上轻轻左右滑动，以判断附近的路况。

机器人拐杖内置的GPS和地图功能还可以引导使用者前往想去的地点——比如喜欢的咖啡厅。

“我们研究的初衷是希望机器人拐杖在易于控制的同时，能为视障人士提供温和地指引，让他们尽可能安全地前往想去的地方。”该研究的合著者之一、斯坦福大学航空航天副教授迈克尔·科钦德费尔（Mykel Kochenderfer）表示。

研究人员对视障人士和志愿者开展了机器人拐杖的实际使用实验，视障人士和蒙上双眼的志愿者需每天使用机器人拐杖完成一些日常任务：穿过走廊、避开障碍物、户外行走。

实验的结果表明机器人拐杖不负众望，视障人士在使用机器人拐杖后，行走速度比使用普通拐杖时提高了约20%。而戴着眼罩的志愿者的行走速度提高了三分之一以上。

斯莱德指出，视障人士的走路速度与生活质量息息相关，如果能提升行走的速度，使用者的生活也能随之改善。

研究人员公开了该项目的所有资料。“我们想和所有人一起优化设计、简化制作过程以及降低成本。任何人都可以免费下载所有代码、材料清单和电子原理图。”科钦德费尔表示。

“所需材料都很容易买到，如果你想自己做一根机器人拐杖，你甚至可以在家完成组装和焊接，然后搭配我们的代码运行。这非常酷！”斯莱德补充道。

科钦德费尔指出，机器人拐杖仍处在研究的初级阶段。“在正式量产机器人拐杖并投入日常使用之前，它还需要经过大量的实验，况且，它的设计还有优化的空间，”科钦德费尔补充道，“我们非常欢迎各界伙伴一同合作——优化设计、降低成本、使它易于量产，我们希望能让更多有需要的人以更低的价格拥有它。”

【《科学焦点》杂志（wx：kexuejiaodian）是英国Science Focus杂志的版权合作方，专注报道即将改变人类社会的重要研究、先进技术和创新产品】

参考信息

[1]https://hai.stanford.edu/news/stanford-researchers-build-400-self-navigating-smart-cane

[2]https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abg6594

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