智能超表面机器人可以为机器人提供人机联盟中的上帝视角

这项研究由李连林教授(中国北京大学)、崔铁军教授(中国东南大学)和 Philipp del Hougne 教授(法国雷恩大学)领导。智能机器人将成为未来智能社会人们日常生活的核心技术之一。该团队提出了智能室内超表面机器人的概念，其中所有的传感和计算都归属于一个拥有上帝之眼的中央机器人大脑，I2MR 的四肢(如机动车辆和空中无人机)仅执行从大脑无线接收的指令，并利用安全的无线通信方式在 I2MR 的大脑和四肢之间建立优先的高容量无线链路。

“尽管具有不同形式和特征的智能机器人在广泛的应用中取得了重大进展，但在机器人能够看到和理解复杂的环境以在未来的人机联盟中帮助人类之前，仍然存在挑战和机遇需要解决。挑战包括但不限于：1)嵌入机器人的视觉传感器视野有限，通常只能在视线范围内操作，不适合获取情境感知;2)视觉传感器不能在黑暗中工作，并且可能对肤色敏感;3)通过产生人类可解释的数据，视觉传感器往往会侵犯人类的隐私;4) 由于数据采集和处理耗电，在机器人边缘操作此类传感器会严重限制电池供电移动机器人的巡航时间;5)移动机器人，尤其是空中无人机的可接受有效载荷是有限的。” 李说。

该团队试图通过将智能超表面集成到机器人中来解决上述挑战。“I2MR 的关键是智能超表面的集中使用，它能够实现低延迟和高分辨率的人体三维成像，甚至可以超出视线范围(例如拐角处和厚混凝土墙后面)，并且因此，I2MR 被赋予了对其运行室内环境的实时和全情境感知。从而从根本上解决传统机器人在传感和计算方面的困难。” 崔说。

该团队在 2.4 GHz 附近实施了原理验证演示，目的是为人类居民提供医疗保健援助。在他们的实施中，机器人的大脑执行一系列复杂的传感任务来定位其移动机器人肢体和人类，并识别人类的姿势。然后大脑与机器人肢体建立高容量通信链路并传输指令。“该策略可以扩展到其他频率和更高频率，以开发具有更高级功能的更智能的机器人技术，”李说。

智能超表面机器人可以为智能和无线网络室内机器人的概念开辟一条新途径。I2MR 可以转移到无线网络机器人实体的其他重要应用领域，例如 6G 无线通信、绿色物联网和数字孪生的发展。“智能超表面机器人可能是一个涉及多个学科的新兴研究方向，未来还有很多开放性问题需要认真解决。” 李说。

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