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近日,上海交通大学机械与动力工程学院的科研团队宣布,他们成功研发了一款专为盲人设计的人工智能机器导盲犬。这一创新成果旨在解决中国导盲犬资源稀缺的现状,为视障人士提供更加便捷、高效且经济的出行辅助工具。与传统导盲犬相比,这款国产AI机器导盲犬不仅克服了训练周期长、成本高的问题,而且在功能上进行了多项突破性升级。
中国盲人协会数据显示,中国有大约1731万视障人士,其中需要导盲犬辅助的盲人数量庞大。然而,截至2023年,全国导盲犬数量仅有约200只左右。这意味着,中国每约9万视障人士中才有1位能够拥有导盲犬,显示出导盲犬资源的极度匮乏。
具体到导盲犬的等候时间,虽然没有官方发布的具体平均等待时间,但可以推断出等待时间相当长。考虑到中国导盲犬培训基地的数量有限,且每只导盲犬的培训周期较长,通常需要18个月至2年的时间,加上严格的申请条件和筛选过程,这导致了申请导盲犬的盲人需要长时间的等待。
以大连导盲犬培训基地为例,自2006年成立以来,至2023年,共培训出118只导盲犬。这表明每年培训出的导盲犬数量非常有限,难以满足大量盲人的需求。如果每年申请导盲犬的视障人士约有5万人,而每年能够培训出的导盲犬数量远远低于这一数字,可以推测每位申请者可能需要等待数年甚至更长时间才能获得一只导盲犬。
具体等候时间会受到多个因素的影响,包括每年导盲犬的培训数量、申请者的资格审查、导盲犬与申请者之间的匹配过程等。鉴于中国导盲犬数量与需求之间的巨大差距,很多盲人可能需要等待长达数年的时间,甚至有些盲人在其有生之年都无法获得导盲犬的服务。
图片来自上海交通大学
机械与动力工程学院对机器导盲犬的介绍
功能特性
上海交通大学研发的这款机器导盲犬采用了先进的深度学习技术,具备语音识别能力,能够迅速响应诸如“开始”、“停止”及“设置目的地”等指令。其视觉系统由高端光学元件构成,能够自主导航至指定地点,同时动态避障和识别交通信号灯。此外,该机器狗还配备了一根速度控制手杖,通过力反馈机制,使用者可以轻松控制行进速度,而机器狗则能实时反馈行走状态和周围环境,实现智能双向互动。
上海交通大学研发的机器导盲犬所采用的人工智能大模型是其核心部分,负责处理复杂的环境感知、决策制定和用户交互。下面是对这款机器导盲犬人工智能大模型的一些关键特性的介绍:
深度学习与语音识别
深度神经网络:使用深度学习技术,特别是深度神经网络(DNN),来理解和解析语音命令。这些网络经过大量数据训练,能够识别和理解人类语言,即使在嘈杂的环境中也能准确执行命令。
自然语言处理(NLP):集成自然语言处理技术,使机器人能够理解人类语言的语义,从而执行复杂的命令,如“前往图书馆”或“找一个安静的地方坐下来”。
视觉感知与环境理解
计算机视觉:利用摄像头和深度传感器获取周围环境的信息,通过计算机视觉算法来识别物体、道路条件和交通信号。
目标检测与跟踪:能够检测和跟踪移动中的障碍物,如行人、车辆和其他动态物体,以避免碰撞。
场景理解:对环境进行语义分割,理解不同的区域和空间布局,比如人行道、马路、楼梯等,以便做出合理的导航决策。
自主导航与路径规划
SLAM技术:使用同步定位与地图构建(SLAM)算法,机器人能够在未知环境中构建地图,同时定位自己,这对于在新环境中导航至关重要。
路径规划:根据目标位置和当前环境的障碍物信息,计算出最短、最安全的路径。
动态避障与交通规则遵守
动态避障算法:实时检测和预测障碍物的移动轨迹,调整行进路线以避免碰撞。
交通信号识别:能够识别红绿灯,确保在交叉路口的安全通行。
用户交互与反馈
力反馈:通过导引手杖的力反馈,用户可以感觉到机器人正在做出的行动,如遇到障碍物或转弯。
智能对话系统:机器人可以与用户进行基本的对话,提供当前位置信息、前方障碍物警告或询问目的地确认。
学习与适应能力
强化学习:通过强化学习算法,机器人能够从与环境的互动中学习,不断优化其行为策略,提高导航效率和安全性。
个性化定制:根据用户偏好和习惯调整导航策略,例如,如果用户倾向于选择更安静的路径,机器人会记住这一点并在未来优先考虑。
连接与服务
Wi-Fi连接:能够接入互联网,允许远程监控和紧急情况下的求助功能。
云服务:连接到云平台,获取更新的地图信息、天气预报以及紧急服务的联系信息。
这款机器导盲犬的人工智能大模型综合了多种先进的人工智能技术和算法,使其能够自主地在复杂环境中导航,同时与用户进行有效的沟通和协作,极大地提高了视障人士的出行自由度和安全性。
六足设计与交互模式
为了保障稳定性和安全性,这款机器导盲犬采用了六足结构设计,即便在复杂地形中也能保持平稳行走。更为重要的是,它是首个集听觉、触觉和力反馈于一体的导盲机器人,通过导引手杖的力和扭矩,不仅能够引导用户安全前行,还能协助转向,确保了用户的舒适体验和行走安全。
研发团队
成本优势与市场潜力
据上海交通大学透露,通过大规模生产和人工智能辅助开发,这款导盲机器人有望大幅降低制造成本,解决导盲犬严重短缺的问题。尽管目前尚无确切的定价和上市时间,但预计其价格将远低于波士顿动力等国际品牌的同类产品,如Unitree Go2 Pro和Spot,从而为更多视障人士带来福音。
对比分析
为了更直观地展现这款国产AI机器导盲犬与波士顿动力产品的差异,以下是一份简要的对比表格:
特征/产品 | 上海交大AI机器导盲犬 | 波士顿动力产品 |
---|---|---|
目标用户 | 专为盲人设计 | 通用型,非特定用户 |
功能重点 | 导航、避障、识别信号灯、语音命令响应 | 多领域应用,如监控、探索 |
交互方式 | 听觉、触觉、力反馈 | 主要为远程操控 |
稳定性 | 六足设计,适应复杂地形 | 四足设计,适应性良好 |
成本 | 预计较低,适合大规模推广 | 较高,面向专业领域 |
上海交通大学研发的机器导盲犬,作为一种创新的辅助工具,旨在缓解这一供需矛盾,通过批量生产和人工智能辅助,有望降低导盲犬的获取门槛,缩短盲人等待的时间,为更多视障人士提供出行便利,提高生活质量。
上海交通大学的这项研发成果,标志着我国在智能导盲设备领域的重大进步。面对中国庞大的视障人群需求,这款AI机器导盲犬不仅填补了导盲犬资源的缺口,还提供了更加智能化、人性化的出行解决方案。未来,随着商业化进程的推进,我们有理由期待,这款国产机器导盲犬将为更多的盲人朋友带去光明,让他们的生活变得更加丰富多彩。