机器人拐杖为21世纪带来了导航帮助

研究作者金灵秋对机器人拐杖进行了测试。

来源:苍野，VCU

当与建筑物的建筑图纸配对时，设备可以通过感官和听觉线索准确地引导用户到想要的位置，同时帮助用户避开箱子、家具和悬垂物等障碍物。该设备的开发由美国国立卫生研究院的国家眼科研究所(NEI)和国家生物医学成像和生物工程研究所(NIBIB)共同资助。

这项研究的主要作者、里士满弗吉尼亚联邦大学工程学院的计算机科学教授苍叶博士说:“许多视障人士认为白色手杖是他们最好的、最实用的导航工具，尽管它是一项已有百年历史的技术。”“对于视力正常的人来说，基于gps的应用程序等技术已经彻底改变了导航。我们有兴趣为白手杖用户创造一种在功能上弥补许多差距的设备。”

虽然有一些基于手机的应用程序可以提供导航帮助，例如帮助盲人用户停留在人行横道内，但建筑物内的大空间是一个主要挑战，尤其是那些不熟悉的空间。叶的早期机器人拐杖开始通过整合建筑平面图来解决这个问题;使用者可以告诉手杖他或她是否想去，手杖-通过结合听觉线索和一个滚动的机器头-可以引导使用者到他们的目的地。但是当长距离使用时，用户位置的不准确性可能会增加，最终使用户处于错误的位置。

为了解决这个问题，Ye和同事们在系统中添加了一个彩色深度摄像头。该系统利用红外线，就像手机的前置摄像头一样，可以确定手杖和其他物体之间的距离，包括地板、门道和墙壁等功能，以及家具和其他障碍物。利用这些信息，再加上来自惯性传感器的数据，手杖的机载计算机可以根据现有的建筑图纸或平面图绘制出用户的精确位置，同时提醒用户道路上的障碍物。

叶说:“虽然一些手机应用可以给人们提供听觉导航指令，例如，当你转弯时，你怎么知道你转弯的量恰到好处呢?”“我们的机器人拐杖的滚动尖端可以引导你在正确的点和正确的角度转弯，无论是15度还是90度。这款手杖还能提醒你注意悬垂的障碍物，而标准的白色手杖则做不到这一点。”

在该系统投入市场之前，仍有一些问题需要解决——例如，对于常规使用来说，它仍然太笨重，叶的团队正在寻找一种让设备瘦身的方法。然而,有能力轻松地切换自动模式和简单,non-robotic白手杖模式,“你们认为这个设备可以提供一个关键的独立工具为盲人和视力受损,不失白手杖的特点,经受住了时间的考验。

详细的更新设计发表在IEEE/CAA自动化学报上。