美国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险家--机器人。

自主探索研究小组开发了一套机器人系统和规划器，使机器人能够更快地进行探索，探测未知环境中最黑暗的角落，并绘制更精确、更详细的地图。这些系统使机器人能够自主完成所有这些工作，在没有人类干预的情况下找到方向并绘制地图。

机器人研究所的系统科学家张骥说："你可以把它设置在任何环境中，比如百货商店或灾难后的居民楼，然后它就可以出发了。它可以实时绘制地图，并在探索的过程中找出下一步要去的地方。你可以看到地图上的一切。你甚至不需要走进这个空间。只需让机器人探索并绘制环境地图即可。”

该团队研究探索系统已有三年多时间。他们已经探索并绘制了几个地下矿井、一个停车场、科亨大学中心以及 CMU 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几乎可以连接到任何机器人平台上，使其成为现代探险家。该小组使用改装的电动轮椅和无人机进行了大量测试。

利用该小组的系统，机器人可以在三种模式下进行探索。在一种模式下，人可以控制机器人的运动和方向，同时自主系统可以防止机器人撞到墙壁、天花板或其他物体。在另一种模式下，人可以在地图上选择一个点，机器人就会导航到那个点。第三种模式是纯粹的探索。机器人自行出发，探索整个空间并绘制地图。

机器人研究所教授豪伊-乔塞特（Howie Choset）说："这是一个非常灵活的系统，可用于从送货到搜救等多种应用。“

研究小组将三维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，使机器人能够知道自己在哪里、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更高效，能绘制更完整的地图，同时将算法运行时间缩短一半。

新系统可在光线不足、通讯不畅的险恶条件下工作，如洞穴、隧道和废弃建筑。在 DARPA 的 "地下挑战赛"（Subterranean Challenge）中，CMU 和俄勒冈州立大学的参赛项目 "探索者团队"（Team Explorer）使用了该小组的一个版本的探索系统。探索者队在最后的比赛中名列第四，但由于比其他队伍绘制了更多的线路图而获得了 "勘探最多区段奖"（Most Sectors Explored Award）。

"我们所有的工作都是开源的。我们没有保留任何东西。我们希望通过制造自主探索机器人的能力来加强社会。"机器人学博士生、探索者团队首席操作员曹超说："这是一项基本能力。一旦你拥有了它，你就能做更多的事情。”

该小组的最新研究成果发表在本周的《科学机器人学》（Science Robotics）杂志上。