想象這樣一個場景，某工廠因煤氣泄漏引發(fā)爆炸火災(zāi)，急需關(guān)閉閥門。但現(xiàn)場部分道路已被堵塞，障礙物較多，消防員開展滅火作業(yè)存在很大風(fēng)險，怎么辦？千鈞一發(fā)之際，四足機(jī)器人挺身而出，其通過傳感器迅速“觀察”周邊環(huán)境，識別出可通行區(qū)域。行進(jìn)中經(jīng)過“思考”判斷前方障礙物是否可跨越，找到最佳通行路線，在行進(jìn)的同時實時構(gòu)建現(xiàn)場環(huán)境地圖，在很短的時間內(nèi)找到閥門圓滿完成救災(zāi)任務(wù)。
近日，中國航天科工二院二部群智感知創(chuàng)新中心的四足機(jī)器人智能感知系統(tǒng)研究工作取得突破性進(jìn)展，已可實現(xiàn)基于視覺方案的自主定位與地圖構(gòu)建功能，能夠在不到60秒的時間內(nèi)對1000平方米區(qū)域進(jìn)行地圖構(gòu)建，具有較高的智能化與實用化水準(zhǔn)。有了這套智能感知系統(tǒng)，四足機(jī)器人便如同裝上了一雙“智慧之眼”和一個“最強(qiáng)大腦”，擁有了“眼觀六路，隨機(jī)應(yīng)變”的本領(lǐng)，上下樓梯，躲避障礙物，對它來說都不再是難題。
據(jù)該團(tuán)隊負(fù)責(zé)人郭睿介紹，爬樓梯、跨越障礙物這類行為是傳統(tǒng)輪式機(jī)器人無法做到的，而正如開頭所描述的，四足機(jī)器人可輕松應(yīng)付該類復(fù)雜地形，在探險救援、反恐防爆等實際場景中具有巨大的應(yīng)用潛力。該團(tuán)隊打造的智能感知系統(tǒng)，正是要賦予四足機(jī)器人“觀察”與“規(guī)劃思考”的能力。團(tuán)隊在相關(guān)核心技術(shù)方面已有多年研究基礎(chǔ)，此前所研發(fā)的車載智能感知系統(tǒng)已在特種車輔助駕駛、港口無人車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等場景實現(xiàn)落地。
智能感知系統(tǒng)所生成的三維語義地圖效果圖
上述場景中，四足機(jī)器人憑借智能感知系統(tǒng)獲取環(huán)境信息，具備了在復(fù)雜地形下的高機(jī)動自主作業(yè)能力。然而，四足機(jī)器人的靈活運動方式也使得其機(jī)身起伏振動劇烈，這種高動態(tài)環(huán)境會使得機(jī)器人搭載的視覺傳感系統(tǒng)成像效果大打折扣，為感知技術(shù)的研究帶來巨大挑戰(zhàn)。
針對四足機(jī)器人在高動態(tài)環(huán)境下的感知難題，研究團(tuán)隊依托自主可控深度學(xué)習(xí)算法、智能芯片、SLAM（同步定位與地圖構(gòu)建）等關(guān)鍵技術(shù)，提出一種結(jié)合雙目相機(jī)、慣性測量單元等多種傳感器的低成本多模融合智能感知系統(tǒng)方案，可以在機(jī)身劇烈起伏振動的高動態(tài)環(huán)境下實現(xiàn)自主定位與三維語義地圖構(gòu)建功能，構(gòu)圖實時性可達(dá)每秒20幀，所構(gòu)建的地圖分辨率可達(dá)到厘米級精度。該套智能感知系統(tǒng)可以較大提高四足機(jī)器人的智能化與實用化水平，助力四足機(jī)器人在核化生等危險場景中的實際應(yīng)用。
郭睿表示，該團(tuán)隊今后將繼續(xù)深化無人車、無人機(jī)及智能機(jī)器人等領(lǐng)域的智能感知系統(tǒng)研究，推動產(chǎn)品量產(chǎn)與應(yīng)用，助力裝備智能化，為國家人工智能領(lǐng)域的科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)航天人的智慧與力量。（李丹，李冠礁）
