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图为肖继忠博士向记者展示他开发的微型四转子机器人模型。拍摄于《科技日报》记者冯卫东
说到纽约的大学，中国人可能会首先想到哥伦比亚大学。然而，在曼哈顿，有一所不为中国人所熟知的纽约城市大学，13名诺贝尔奖获得者在这里接受了培训。在用名人肖像装饰的学校荣誉墙上，一位中国科学家的脸特别显眼。他就是在机器人领域取得巨大成就的肖继忠博士。
爬壁机器人能看穿“豆腐渣”工程
肖继忠博士，现任纽约城市大学感知机器人和智能仪器研究中心主任，自1999年以来一直从事机器人研究。他发明的爬壁机器人系列样机在国际机器人比赛中多次获奖，引领了爬壁机器人技术的发展。其中，城市攀爬者视觉检测机器人获得了2006年IEEE机器人与自动化国际会议最佳视频奖。瑞思-罗孚无损检测机器人在2015年第18届国际爬壁和行走机器人大会上获得实践创新奖。
随着现代城市的快速发展，摩天大楼越来越多。依靠“蜘蛛侠”清洁玻璃幕墙曾是纽约等大城市的一道美丽风景。然而，人工清洁高层建筑中的玻璃幕墙效率低、劳动强度大且危险。爬壁机器人最简单的应用是解放“蜘蛛侠”，让这个干净的城市工作更安全、更容易。
肖博士说，他发明的爬壁机器人更重要的应用是对建筑物、水坝、桥梁等基础设施进行无损检测。成本仅为手工测试的1%。例如，根据纽约市的法律，7层以上建筑的外表面必须每5年接受一次强制性检查。使用爬壁机器人进行检查，仅建造脚手架就能每年节省8000万美元。美国有84000座大坝，平均寿命为52年。政府每年在维护方面的支出高达210亿美元。据统计，美国现有的72000座桥梁中，约有12%存在结构缺陷，每年的维修费用将达到203亿美元。
由于节省了搭建脚手架的时间和成本，避免了调度车辆占用道路进行人工检测等造成的交通堵塞的麻烦，机器人自动检测大大加快了检测速度，降低了劳动强度，提高了安全性，且成本较低。
肖博士研发的重载模块化检测机器人，除了使用摄像头进行表面缺陷检测外，还配有双频探地/穿墙雷达，可以检测钢筋混凝土的厚度，发现并定位内部缺陷(砂眼、孔洞、分层等)。)的混凝土结构。基础设施建设中的“豆腐渣”工程在机器人的“金眼”下将无处藏身。
微型飞行器没有全球定位系统也能导航
以肖博士为首的纽约城市大学机器人研究团队是首批研究复杂环境下微型旋翼无人机实时传感、自主导航、三维地图创建等关键技术的团队之一，取得了丰硕的研究成果。他们创造性地设计了一个单摄像机全景立体视觉系统，不仅可以获得360度的图像信息，还可以计算出与目标的距离。这一成就获得了2011年美国电气和电子工程师学会国际机器人和自动化会议最佳视觉论文最终奖。此外，他们提出的实时姿态估计算法和实时密集型地图创建方法分别获得了2012年多传感器和信息融合大会最佳论文奖和2015年“机器人:科学与系统”大会最佳系统论文奖。
大中型无人直升机或高速固定翼无人飞行器主要依靠全球定位系统(GPS)实现开放的高、中楼层之间的远程控制空，或基于航路点规划的自主导航来执行各种军事和民用任务。然而，由于其垂直起飞和着陆、高机动性、小尺寸、低噪声和难以被发现的特点，微型转子机器人特别适合于在地面附近的低环境(室内具有弱的全球定位系统信号，城市区域具有高楼、洞穴和丛林)中执行侦察、监视、证据收集、洞穴搜索、交通监控、火灾搜索和救援以及空中摄影。
由肖博士开发的城市飞行器微型四转子机器人已经实现了在室内环境中自主飞行和绘制三维地图的能力。它利用图像实时处理/激光扫描匹配技术来估计自身运动，综合利用三基色传感器/小型激光测距仪提供的距离信息，设计信息融合算法来实现障碍物、轨迹规划和自主飞行控制，解决了在没有全球定位系统信号的情况下准确估计自身运动的技术难题。他们开发的视觉里程表快速计算方法具有理论创新和技术突破，受到了业界的广泛关注。谷歌公司向肖博士的团队提供科研资助，帮助谷歌的探戈项目开发三维建模和实时定位软件。
在向《科技日报》记者展示的视频中，城飞微型四旋翼飞行器在创建三维地图的同时自主导航，并安全抵达预设的室内目标。肖博士表示，微型转子机器人在反恐执法、军事侦察、城市街道战、公共安全和民用领域有着广阔的应用前景。例如，一个配有摄像头的警察微型机器人可以飞入一个低值为0+的危险小巷，密切监视和拍摄罪犯的行为。他们还可以从窗户飞入高层建筑，帮助消防员进行搜索和救援工作。
此外，肖博士还展示了他的最新研究成果:一名盲人患者携带智能手机，使用他们开发的辅助导航软件获取语音提示，从多层办公楼的大厅，通过走廊和电梯，在没有任何人工帮助的情况下，顺利地走到8楼的会议室——这项技术肯定会给全球285万视障患者带来好消息。
