来源：机器人创新生态丨公众号

来自众家新创公司与实验室的碰撞侦测与追踪技术，将使得在人类与其他移动物体周边的协作机器人更安全。一个美国圣地亚哥大学（University of San Diego）的团队便开发了一种更快速的算法，能协助机器人利用机器学习避开障碍物；此外从麻省理工学院（MIT）独立的公司Humatics，则正在开发人工智能(AI)辅助室内雷达系统，能让机器人精确追踪人类的动作。

圣地亚哥大学所开发的算法名为Fastron，利用机器学习来加速并简化碰撞侦测；该算法是根据一个机器人的组态空间（configuration space，C-space）模型，仅利用少量的碰撞点（collision points）与无碰撞点，来分类移动物体的碰撞与非碰撞。现有的碰撞侦测算法是运算密集方案，因为那些方案会详细标明机器人与障碍物3D几何图形中所有的点，然后检查两者之间每个点可能发生的碰撞；当那些物体移动时，运算量会大幅增加。

美国圣地亚哥大学的团队开发出一种更快速的碰撞侦测算法，有助于机器人避开障碍物（来源：David Baillot, UC San Diego Jacobs School of Engineering）

Fastron算法的C-space模型扮演了以运动学为基础（kinematic-based）的碰撞侦测代理（proxy），该算法结合了核心感知学习算法的修改以及主动式学习算法，来减少以运动学为基础之碰撞侦测的次数。这种算法不需要检查每一个点，而是在界线（boundaries）附近检查并分类碰撞与非碰撞；随着物体移动，两者之间的分类界线也会改变，因此算法能迅速更新分类然后继续循环。

Fastron演算法原理
（来源：David Baillot, UC San Diego Jacobs School of Engineering）

该团队已经在仿真中证实了，代理碰撞检查的速度是有效多面体检查工具（polyhedral checker）的两倍，是有效高精确度碰撞检查工具的八倍，而且不需要GPU加速器或平行运算；除了能应用于工厂生产线，其他潜在应用包括让外科手术用的辅助机器手臂更安全运作、不会在手术过程中造成干扰。

AI辅助分析平台

新创公司Humatics的联合创始人兼CEO David Mindell，也是MIT航天工程与技术史教授；该公司的产品经理Stephen Toebes则是协作机器人领导厂商Rethink Robotics的前任产品开发兼营运资深副总裁。此外该公司副总裁兼首席软件架构师Michael Barbehenn，则在擅长开发行动仓储机器人的Amazon Robotics（前身为Kiva Systems）任职多年，曾担任软件部门副总裁。

Humatics的空间智慧平台（Spatial Intelligence Platform）结合了一个微型定位系统，以廉价的RF技术与AI辅助分析软件为基础；该单一系统能追踪多个移动的应答器（transponder）目标，具备毫米（millimeter）等级的精确度，最长距离可达30公尺。也能以连网方式结合多个系统，已覆盖更宽广的范围，小至工厂的工作区，大致整个物流配送中心。

Mindell表示，该公司的目标是以小型化、廉价的RF信标（beacon），来打造一个支持公分（cm）与毫米等级绝对参考定位（absolute reference positioning）的世界，无论是在室内、室外或是任何一种天候状态；他表示：“协作机器人其实并不知道人们的所在位置，要融入人类环境，它们都应该要配备针对周围物体的定位导航功能；因此我们认为，未来的自主机器人，无论它们是车子或是工厂中的自动化机器人，还是无人机，都会是连网世界的组成部分。”

虽然Humatics目前正在开发的是小型化、短距离雷达，Mindell表示：“我们对于‘雷达’这个名词有点矛盾，因为我们的空间智慧平台并非反向散射系统（backscatter system），而是二次雷达系统（secondary radar system），也就是航空管制系统采用的方案，又称为信标对信标（beacon-to-beacon）方案。”

Mindell指出，目前该公司的系统可达到毫米等级精确度、单一装置3D量测，能追踪大量的电池供电或车辆供电小型移动信标，或被称为“小精灵”（pucks）之人类、机器人移动物体上的小型信标；除支持毫米等级追踪精确度，也支持非常高的更新率。

Humatics的空间智慧平台号称能让人类与机器人更安全地并肩工作（来源：Humatics）

而Mindell透露，Humatics正在开发自家分析软件：“所有在周遭的物体都是以毫米等级移动，因此在这个精确度的位置数据非常丰富；”其核心算法是基本的递归评估器（recursive estimator），具备自适应/优化的功能，当它们收集了大量数据就能更妥善分析动作以及位置信息。

Humatics系统采用的软硬件技术号称是廉价且可扩展的，因为产业界已经让微波与毫米波组件的成本降低，而该技术采用的标准化API则能让其数据也被其他应用程序与服务使用；Mindell指出，该架构是可延伸的，因此系统能以连网方式布署于大型厂房或其他空间，以提供广大的覆盖范围。该解决方案预计在2018年进行测试，并在2019年初正式上市。

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