美國卡內基梅隆大學機器人研究所的一個研究小組正在創造下一代探險家--機器人。

自主探索研究小組開發了一套機器人系統和規劃器，使機器人能夠更快地進行探索，探測未知環境中最黑暗的角落，并繪制更精確、更詳細的地圖。這些系統使機器人能夠自主完成所有這些工作，在沒有人類干預的情況下找到方向并繪制地圖。

機器人研究所的系統科學家張驥說："你可以把它設置在任何環境中，比如百貨商店或災難后的居民樓，然后它就可以出發了。它可以實時繪制地圖，并在探索的過程中找出下一步要去的地方。你可以看到地圖上的一切。你甚至不需要走進這個空間。只需讓機器人探索并繪制環境地圖即可。”

該團隊研究探索系統已有三年多時間。他們已經探索并繪制了幾個地下礦井、一個停車場、科亨大學中心以及 CMU 校園內的其他幾個室內和室外地點。該系統的計算機和傳感器幾乎可以連接到任何機器人平臺上，使其成為現代探險家。該小組使用改裝的電動輪椅和無人機進行了大量測試。

利用該小組的系統，機器人可以在三種模式下進行探索。在一種模式下，人可以控制機器人的運動和方向，同時自主系統可以防止機器人撞到墻壁、天花板或其他物體。在另一種模式下，人可以在地圖上選擇一個點，機器人就會導航到那個點。第三種模式是純粹的探索。機器人自行出發，探索整個空間并繪制地圖。

機器人研究所教授豪伊-喬塞特（Howie Choset）說："這是一個非常靈活的系統，可用于從送貨到搜救等多種應用。“

研究小組將三維掃描激光雷達傳感器、前視攝像頭和慣性測量單元傳感器與探索算法相結合，使機器人能夠知道自己在哪里、去過哪里以及下一步應該去哪里。由此產生的系統比以前的方法更高效，能繪制更完整的地圖，同時將算法運行時間縮短一半。

新系統可在光線不足、通訊不暢的險惡條件下工作，如洞穴、隧道和廢棄建筑。在 DARPA 的 "地下挑戰賽"（Subterranean Challenge）中，CMU 和俄勒岡州立大學的參賽項目 "探索者團隊"（Team Explorer）使用了該小組的一個版本的探索系統。探索者隊在最后的比賽中名列第四，但由于比其他隊伍繪制了更多的線路圖而獲得了 "勘探最多區段獎"（Most Sectors Explored Award）。

"我們所有的工作都是開源的。我們沒有保留任何東西。我們希望通過制造自主探索機器人的能力來加強社會。"機器人學博士生、探索者團隊首席操作員曹超說："這是一項基本能力。一旦你擁有了它，你就能做更多的事情。”

該小組的最新研究成果發表在本周的《科學機器人學》（Science Robotics）雜志上。