机器导盲犬需要具备哪些特点?一篇获奖论文的作者说，问问盲人吧。由马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员领导的一项研究确定了如何根据导盲犬用户和训练师的见解开发机器人导盲犬，该研究在CHI 2024:计算系统中的人为因素会议(CHI)上获得了最佳论文奖。

导盲犬为它们的训导员提供了非凡的自主性和机动性。然而，只有一小部分有视力障碍的人有这样一个伴侣。障碍包括训练有素的狗缺乏、费用(单是训练就需要4万美元)、过敏和其他身体上的限制，这些都阻碍了照顾狗。

机器人有可能介入狗不能做的事情，并解决真正的缺口需求——如果设计师能把功能做好的话。

“我们不是第一个开发导盲犬机器人的人，”麻省大学阿默斯特·曼宁信息与计算机科学学院(CICS)的助理教授金东铉(Donghyun Kim)说，他也是获奖论文的通讯作者之一。“有40年的研究，这些机器人没有一个真正被最终用户使用。我们试图先解决这个问题，这样在我们开发技术之前，我们就能了解他们是如何使用动物导盲犬的，以及他们在等待什么技术。”

研究小组对23名视障导狗员和5名训练师进行了半结构化的访谈和观察。通过主题分析，他们提炼出目前犬类导盲犬的局限性，训练者在有效导盲犬身上寻找的特征，以及对未来机器人导盲犬的考虑。

从这些采访中得到的一个更微妙的主题是机器人自主性和人类控制之间的微妙平衡。“最初，我们认为我们正在开发一辆自动驾驶汽车，”Kim说。他们设想，用户告诉机器人他们想去哪里，机器人就会自动导航到那个位置，用户就在后面。

事实并非如此。

采访显示，训犬员不会把他们的狗当作全球导航系统。相反，训导员控制整个路线，而狗负责局部避障。然而，即使这也不是一个硬性规定。狗也可以习惯性地学习路线，最终可能会在没有训练者指示的情况下引导一个人到达固定的目的地。

金说:“当训导员信任狗狗，给它更多的自主权时，这就有点微妙了。”“我们不能只是制造一个完全被动的机器人，只跟随处理者，或者完全自主，因为那样(处理者)会感到不安全。”

研究人员希望这篇论文不仅对Kim的实验室，而且对其他机器人开发人员也能起到指导作用。“在这篇论文中，我们也给出了如何开发这些机器人的方向，使它们在现实世界中真正可部署，”论文的第一作者、金的机器人实验室的博士候选人Hochul Hwang说。

例如，他说，两小时的电池续航时间是通勤的一个重要特征，而电池续航时间可能只有一个小时。“大约90%的人提到了电池寿命，”他说。“这是硬件设计的关键部分，因为目前的四足机器人不能持续两个小时。”

这些只是论文中的一些发现。其他包括:增加更多的摄像头方向，以帮助解决头顶上的障碍;增加音频传感器，以应对来自闭塞区域的危险;理解“人行道”来传达“直走”的暗示，意思是沿着街道走(而不是沿着一条完美的直线行驶);并帮助用户上对车(然后找到座位)。

研究人员表示，这篇论文是一个很好的起点，并补充说，从他们2000分钟的音频和240分钟的视频数据中，还有更多的信息可以解开。

获得最佳论文奖是一种荣誉，使该作品在提交给会议的所有论文中排名前1%。

“赢得这个奖项最令人兴奋的方面是研究界认可并重视我们的方向，”Kim说。“由于我们不相信导盲犬机器人将在一年内提供给有视力障碍的人，也不相信我们能解决所有问题，我们希望这篇论文能激励广泛的机器人技术和人机交互研究人员，帮助我们的愿景早日实现。”

其他对该论文做出贡献的研究人员包括:

与自适应技术和以人为本的设计专家Donghyun共同通讯作者、CICS副教授Ivan Lee;德克萨斯大学奥斯汀分校副教授乔伊迪普·比斯瓦斯(Joydeep Biswas)带来了他在创造人工智能(AI)算法方面的经验，这些算法可以让机器人在非结构化环境中导航;印地安那大学(Indiana University)助理教授郑熙泰(Hee Tae Jung，音)，他将自己在人为因素和定性研究方面的专长用于慢性病患者的参与性研究;缅因大学(University of Maine)的盲人教授尼古拉斯·朱迪斯(Nicholas Giudice)为采访提供了宝贵的见解和解读。

最终，金姆明白，当科学家们记住人的因素时，机器人才能发挥最大的作用。“我的博士和博士后研究都是关于如何让这些机器人更好地工作，”金补充道。“我们试图找到一种实用的、对人类有意义的应用。”

作者：马萨诸塞大学阿默斯特分校

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240516122623.htm

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