400美元的自导航智能手杖

斯坦福大学博士生 Michael John Raitor 测试了增强型手杖，该手杖具有类似于自动驾驶汽车中使用的寻路能力。

大多数人都知道，白手杖是一种简单但至关重要的工具，可以帮助视力障碍人士在世界各地通行。斯坦福大学的研究人员现在推出了一种经济实惠的机器人手杖，可以安全有效地引导视力障碍人士穿越环境。

研究团队使用自动驾驶汽车的工具制造了增强型手杖，它可以帮助人们检测和识别障碍物，轻松绕过这些物体，并沿着室内外路线行驶。

增强型手杖并不是第一个智能手杖。研究传感器手杖可能既重又昂贵——重达 50 磅，成本约为 6,000 美元。当前可用的传感器手杖在技术上受到限制，只能检测用户正前方的物体。增强型手杖运动尖端传感器仅重 3 磅，可以使用现成的部件和免费的开源软件在家中构建，售价 400 美元。

研究人员希望他们的设备将成为全球超过 2.5 亿视力受损者的负担得起且有用的选择。

斯坦福智能系统实验室的研究生研究助理、发表在《科学机器人》杂志上的一篇描述增强型手杖的论文的第一作者帕特里克·斯莱德 (Patrick Slade) 说：“我们想要一种更人性化的东西，而不仅仅是带有传感器的白色手杖。” “不仅能告诉你有一个物体挡在你的路上，还能告诉你那个物体是什么，然后帮助你绕过它。” 该论文附带可下载的零件清单和 DIY 在家焊接说明。

借鉴自动驾驶汽车技术

增强型手杖配备了激光雷达传感器。激光雷达是一些自动驾驶汽车和飞机中使用的基于激光的技术，用于测量与附近障碍物的距离。手杖还有额外的传感器，包括 GPS、加速度计、磁力计和陀螺仪，就像智能手机上的传感器一样，可以监控用户的位置、速度、方向等。手杖使用基于人工智能的寻路和机器人算法（如同步定位和映射 (SLAM) 和视觉伺服）做出决策——引导用户朝向图像中的对象。

航空航天学副教授 Mykel Kochenderfer 说：“我们的实验室设在航空航天系之外，能够将我们一直在探索的一些概念应用到帮助盲人的过程中，我感到非常兴奋。飞机防撞系统专家，该研究的资深作者。

安装在手杖尖端的是抵抗力——一个机动的、全向的轮子，可以保持与地面的接触。该轮子通过向左和向右轻轻拉动和轻推障碍物来引导视力受损的用户。配备内置 GPS 和地图功能的增强型手杖甚至可以将用户引导到精确的位置，例如商场中最喜欢的商店或当地的咖啡店。

在对通过 Palo Alto Vista 盲人和视力障碍者中心志愿服务的用户进行的真实世界测试中，研究人员将增强型手杖放在有视力障碍的人和被蒙住眼睛的视力正常的人手中。然后，他们被要求完成日常导航挑战——步行走廊、避开障碍物和穿越室外航点。

“我们希望人类处于控制之中，但为他们提供适当程度的温和指导，让他们尽可能安全有效地到达他们想去的地方，”Kochenderfer 说。

在这方面，增强型手杖表现出色。与仅使用白手杖相比，它使视力受损的参与者的步行速度提高了大约 20%。对于戴眼罩的视力正常的人来说，结果更令人印象深刻，他们的速度提高了三分之一以上。斯莱德指出，步行速度的提高与生活质量的提高有关，因此希望该设备能够提高用户的生活质量。

手杖使用激光雷达传感器测量与附近障碍物的距离，然后引导用户绕过这些区域。

开放访问

学者们正在对项目的各个方面进行开源。“我们希望优化这个项目，以便于复制和降低成本。任何人都可以免费下载所有代码、材料清单和电子原理图，”Kochenderfer 说。

“在家里把它焊接起来。运行我们的代码。这很酷，”斯莱德补充道。

但 Kochenderfer 指出，手杖仍然是一个研究原型。“在投入日常使用之前，需要进行大量重要的工程和实验，”他说，并补充说，他和团队欢迎行业合作伙伴，他们可以简化设计并扩大生产规模，使增强型手杖更加实惠.

该团队的下一步包括改进他们的原型并开发一种使用日常智能手机作为处理器的模型，这一进步可以改进功能、扩大对技术的访问并进一步降低成本。