郑州大学启明团队研发电子导盲犬Hachi，协助河南省残疾人集合会
2021-10-24 10:40:43   来源：中国新闻资讯网   作者：   评论：0 点击：

　　我国进行过视力残疾状况调查。结果显示，我国有视力残疾患者近1300万，其中盲人约550万，低视力约750万。14岁以下儿童盲及低视力的主要病因为先天性遗传性眼病，如先天性白内障、先天性小眼球小角膜、视网膜色素变性、白化病、视神经萎缩等。60岁以上老年人盲或低视力的主要病因为白内障。我国每年会出现新盲人大约45万，低视力135万，即约每分钟就会出现1个盲人，3个低视力患者。如果不采取有力措施，到2025年我国视力残疾人数将为目前的4倍，即将达到5000余万。

　　或许大家都会觉得身边的很少遇到盲人，貌似我们很少遇到他们的身影，但其实盲人在我国的数量与姓“林”的人数基本一致。

　　然而全球范围内合格的导盲犬数目远少于需求量。并且一只导盲犬的训练成本高达25000-3000美元，训练周期长达18个月，而工作寿命仅有8-10年。并且很多公共场合依然禁止导盲犬的进入，这也为盲人的生活带来的很大的困扰。从导盲犬角度来说，他们也牺牲了自身爱玩的天性，因为需要在工作的时候抵抗的住外来的干扰和诱惑。

　　郑州大学通信专业的启明团队希望可以帮助盲人更方便的出行，也希望可以让更多商家构建一个盲人友好环境。团队以导盲犬为灵感，研发了电子导盲犬Hachi。Hachi拥有导航、避障等功能，使用方法和导盲犬类似，盲人用户只需要手握牵引杆跟随Hachi的行进路线即可。Hachi的机身前方同时配备了激光雷达和深度摄像头，帮助盲人用户导航和避障。对于上下楼的情况，Hachi并没有使用耗电大的足式设计，团队队长吴文博告诉记者他们进行过盲人用户调查，大部分的盲人使用者是可以接受在遇到上下楼的情况下手拎导航设备的。未来Hachi的重量大致会在3.5-4kg的重量，既保障了牵引力，又使得盲人手拎时的体验感不会太差。

　　在协助河南省残疾人集合会盲人出行的过程中，团队表示由于产品属于初级阶段，但已经得到了视力障碍者体验者的充分认可，产品下一步主要是进行更多的室内复杂场景测试，并根据使用情况进行产品迭代，预期3-6个月左右可以进行小批量的量产。团队现在也正在开发一款语音输入地址进行导航的APP，应用在未来的室外场景中，同时也会配合计算机视觉模块增加一些如红绿灯提、公交站语音提醒等功能。

　　团队负责人吴文博表示现在样机的外形是使用开发平台制作的，高度比较矮，牺牲了机身前方深度摄像头的下仰角。未来他们会对结构设计进行优化，将摄像头放置的位置提高，从而可以探测更广的高度范围。

　　Hachi配备的激光雷达的探测范围约为25-30米，精度为3cm，可以精准的对周围环境探测并且感知障碍物，内置的SLAM算法会帮助实时的导航和避障。团队成员李沛宣告诉记者单纯进行避障的话使用基于激光探测雷达的SLAM模块就够了，Hachi同时要搭载探测范围约为15-20米的深度摄像头主要有两个目的。一方面是为了实现动态规划，因为对于盲人来说，其周边的障碍物除了静态的物体还有很多动态的物体，比如行人、车辆等。市面上针对固定物体的避障算法已经很常见了，而针对动态物体进行避障则需要考虑很多因素，比如检测到的冲突是否具有危险性，若具有危险性那么需要先避让哪个冲突?Hachi的核心技术壁垒在于团队依托长期的技术积累自研的冲突分析算法，通过对捕捉到的盲人用户和周围移动物体的运动速度和轨迹，并且根据过去一小段时间内运动物体之间相互运动的趋势，来分析动态障碍物是否有避开盲人用户，从而进行实时的危险性评估，控制器也会相应做出动作。