卡耐基梅隆大学的自主探索研究团队开发了一套机器人系统和规划器，使机器人能够更快地探索，探测未知环境的最黑暗角落，并创建更准确和详细的地图——所有这些都无需人类帮助。图片来源：卡内基梅隆大学

卡内基梅隆大学机器人研究所的一个研究小组正在创造下一代探索者——机器人。

自主探索研究团队开发了一套机器人系统和规划器，使机器人能够更快地探索，探测未知环境的最黑暗角落，并创建更准确和详细的地图。该系统允许机器人自主完成所有这些工作，找到自己的道路并创建地图，无需人工干预。

机器人研究所的系统科学家张吉说：“你可以将它设置在任何环境中，比如百货商店或灾难后的住宅楼，然后它就会启动。”“它实时构建地图，在探索的同时，它会计算出下一步要去哪里。你可以看到地图上的所有内容。你甚至不必踏入太空。只需让机器人探索即可并绘制环境图。”

该团队在勘探系统方面的工作已超过三年。他们探索并绘制了几个地下矿井、一个停车场、科恩大学中心以及卡内基梅隆大学校园内的其他几个室内和室外地点。该系统的计算机和传感器可以连接到几乎任何机器人平台，将其转变为现代探险家。该小组使用改良的电动轮椅和无人机进行大部分测试。

机器人可以使用该小组的系统以三种模式进行探索。在一种模式下，人可以控制机器人的运动和方向，而自主系统则可以防止它撞到墙壁、天花板或其他物体。在另一种模式下，人们可以在地图上选择一个点，机器人将导航到该点。第三种模式是纯粹的探索。机器人自行出发，调查整个空间并创建地图。

机器人研究所教授豪伊·乔塞特(HowieChoset)表示：“这是一个非常灵活的系统，可用于从送货到搜救的许多应用。”

该团队将3D扫描激光雷达传感器、前视摄像头和惯性测量单元传感器与探索算法相结合，使机器人能够知道它现在在哪里、曾经去过哪里以及下一步应该去哪里。由此产生的系统比以前的方法效率更高，可以创建更完整的地图，同时将算法运行时间减少一半。

新系统在光线昏暗、通信不稳定的危险条件下工作，例如洞穴、隧道和废弃建筑。该团队的探索系统的一个版本为TeamExplorer提供了动力，这是CMU和俄勒冈州立大学在DARPA地下挑战赛中的参赛作品。探索者队在决赛中获得第四名，但由于比任何其他团队绘制的路线更多，因此获得了探索次数最多的区域奖。

“我们所有的工作都是开源的。我们不会隐瞒任何事情。我们希望通过构建自主探索机器人的能力来加强社会，”博士曹超说。机器人学专业的学生，​​也是TeamExplorer的首席操作员。“这是一项基本能力。一旦你拥有了它，你就可以做更多的事情。”