淺析家用智能機(jī)器人的應(yīng)用及發(fā)展前景

摘 要：人工智能的迅速發(fā)展將深刻改變?nèi)祟惿鐣?huì)生活、改變世界。本文旨在通過調(diào)查人們對家用智能機(jī)器人的了解程度，以及對家用智能機(jī)器人的調(diào)查研究，針對其外形構(gòu)造、功能特點(diǎn)、生活影響等進(jìn)行分析，對奧開信息科技公司CEO王博士進(jìn)行了專訪，得到了專業(yè)指導(dǎo)。從而估測智能機(jī)器人的發(fā)展前景以及其如何改變?nèi)祟惖纳?，進(jìn)一步分析人工智能在人們生活中更深層次多角度的用途。

關(guān)鍵詞：家用智能機(jī)器人；空巢老人；生活影響；發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2017）03-0110-05

Application and Development Prospect of Home Intelligent Robot

WANG Yousheng

（Jiangsu Suzhou Experimental Middle School，Suzhou 215000，China）

Abstract： The rapid development of artificial intelligence will profoundly change human social life and change the world.This paper aims to survey the levels of household intelligent robot， and the research on household intelligent robot， analyzes the shape structure， function characteristics， life influence， Austria CEO Dr. Wang information technology company to conduct an interview， get professional guidance.So as to estimate the future of intelligent robot and how to change human life， and further analyze the use of artificial intelligence in people's life.

Keywords： home intelligent robot； empty nest elderly； life influence； development prospect

0 引 言

機(jī)器人曾經(jīng)只出現(xiàn)在動(dòng)畫片、電影之中，可如今，機(jī)器人已走入人們的生活中。雖然現(xiàn)在智能機(jī)器人尚未完全融入人類生活，但掃地機(jī)器人、Siri、機(jī)器人服務(wù)員等智能機(jī)器人大家可能都已習(xí)以為常了。本文采用訪談專家、問卷調(diào)查、查閱文獻(xiàn)資料等方式，旨在研究人們對家用智能機(jī)器人的了解程度、家用智能機(jī)器人的功能和對人們生活影響，從而估測家用智能機(jī)器人乃至整個(gè)智能機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展前景。

1 智能機(jī)器人的概念及分類

1.1 概念

我們從廣泛意義上理解所謂的智能機(jī)器人，它給人的最深刻的印象是一個(gè)獨(dú)特的進(jìn)行自我控制的類似人的機(jī)器。智能機(jī)器人是一個(gè)在感知、思維、效應(yīng)等方面全面模擬人的機(jī)器系統(tǒng)，外形不一定像人，它有個(gè)相當(dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”——中央計(jì)算機(jī)。學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為智能機(jī)器人至少要具備三個(gè)要素：一是感覺要素，用來認(rèn)識(shí)周圍環(huán)境狀態(tài)；二是運(yùn)動(dòng)要素，對外界做出反應(yīng)性動(dòng)作；三是思考要素，根據(jù)感覺要素所得到的信息，思考出采用什么樣的動(dòng)作。[1]

1.2 智能機(jī)器人按用途分類

智能機(jī)器人與普通機(jī)器人在用途上有許多相似之處，但因其智能性使得它能做更復(fù)雜的工作，完成更高級(jí)的任務(wù)。智能機(jī)器人根據(jù)其用途又可分為以下四種。

（1）工業(yè)智能機(jī)器人。工業(yè)智能機(jī)器依據(jù)具體應(yīng)用的不同，通常又可以分成焊接機(jī)器人、裝配機(jī)器人等多種類型。作為具有智能的工業(yè)機(jī)器人，他們在很多方面超越了傳統(tǒng)機(jī)器人。在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人，可以方便迅速地改變作業(yè)內(nèi)容或方式，以滿足生產(chǎn)要求的變化。隨著對工業(yè)生產(chǎn)線柔性的要求越來越高，對各種機(jī)器人的需求也就越來越強(qiáng)烈。

（2）農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用不僅能夠大大減輕以致代替人們的生產(chǎn)勞動(dòng)、解決勞動(dòng)力不足的問題，而且可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境，防止農(nóng)藥、化肥等對人體的傷害，提高作業(yè)質(zhì)量。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究開發(fā)目前主要集中耕種、施肥、噴藥等方面。

（3）服務(wù)智能機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人是以自主或半自主方式運(yùn)行，逐漸滲透到人們的日常生活領(lǐng)域，能為人類的生活、康復(fù)提供服務(wù)的機(jī)器人。管服務(wù)機(jī)器人的起步較晚，但應(yīng)用前景十分廣泛，目前主要應(yīng)用在清潔、救援、娛樂等場合。

（4）探索智能機(jī)器人。機(jī)器人越來越多地用于極限探索，即在惡劣或不適于人類工作的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)。例如，在水下（海洋）、太空以及在放射性（有毒或高溫）等環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。[2]

1.3 對發(fā)展“智能機(jī)器人”的調(diào)查分析

服務(wù)機(jī)器人在家庭的應(yīng)用場景很多，包括做家務(wù)、運(yùn)輸、娛樂等的機(jī)器人。家用智能機(jī)器人的特點(diǎn)是能夠與人共處，并服務(wù)于人的智能機(jī)器人系統(tǒng)。

為了解人們對家用智能機(jī)器人的知曉情況和發(fā)展意見，從開展的問卷調(diào)查分析餅狀圖我們可以清晰看到，84.41%的受訪者認(rèn)為我國目前需要大力發(fā)展“智能機(jī)器人”，其中40.37%的人覺得“非常需要”，說明市場的需求很迫切，可見目前絕大多數(shù)人已意識(shí)到“智能機(jī)器人”將會(huì)是未來國際競爭及綜合國力比拼的焦點(diǎn)所在，同時(shí)也是未來科技發(fā)展的潮流。

2 家用智能機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)智能健康養(yǎng)老

2.1 “空巢老人”社會(huì)現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年60歲及以上人口達(dá)到2.22億，占總?cè)丝诘?6.15%。預(yù)計(jì)到2020年，老年人口達(dá)到2.48億，老齡化水平達(dá)到17.17%，其中80歲以上老年人口將達(dá)到3067萬人；2025年，六十歲以上人口將達(dá)到3億，成為超老年型國家?？紤]到70年代末，計(jì)劃生育工作力度的加大，預(yù)計(jì)到2040我國人口老齡化進(jìn)程達(dá)到頂峰，之后，老齡化進(jìn)程進(jìn)入減速期。[3]

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，老齡化問題日益突出，其中“空巢老人”現(xiàn)象尤其引人關(guān)注。2012年10月29日，首屆全國智能化養(yǎng)老戰(zhàn)略研討會(huì)介紹，空巢老人比例很大，到2050年，我國臨終無子女的老年人將達(dá)到7900萬左右，獨(dú)居和空巢老年人將占54%以上，空巢老人的養(yǎng)老問題，也再次引發(fā)關(guān)注。[4]

2.2 智能健康養(yǎng)老機(jī)器人“開心”緩解“空巢老人”的社會(huì)問題

2.2.1 簡介

北京奧開信息科技有限公司是專注于智能健康養(yǎng)老機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)的高科技企業(yè)。公司成立于2015年9月，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)大部分來自清華、北大等國內(nèi)一流名校。公司主要瞄準(zhǔn)養(yǎng)老市場，研發(fā)和生產(chǎn)了一系列針對老年人的機(jī)器人系統(tǒng)軟硬件產(chǎn)品，為越來越突出的國內(nèi)外養(yǎng)老問題提供全面的解決方案。

“老人在家的時(shí)候能夠很好地監(jiān)護(hù)到他，這是一個(gè)剛需市場?！北本W開信息科技創(chuàng)始人兼CEO王博士對此非常肯定的說?，F(xiàn)在，他正致力于研發(fā)一款真正實(shí)用的智能健康養(yǎng)老機(jī)器人，機(jī)器人的英文名字叫“KASIN”，中文名字叫“開心”機(jī)器人，目前原理樣機(jī)已開發(fā)完第三版，預(yù)計(jì)第四版調(diào)試完備即可投入量產(chǎn)。

2.2.2 設(shè)計(jì)“開心”所用到的技術(shù)、工具

與其他同類型產(chǎn)品，如“天津哈士奇機(jī)器人科技有限公司”的“哈士奇·小康”機(jī)器人一樣，“開心”也具備先進(jìn)的人體感應(yīng)、攝像頭遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、聲源定位、語音識(shí)別等系統(tǒng)。

2.2.3 “開心”的功能

“開心”機(jī)器人的主要作用是在家監(jiān)護(hù)老人，陪伴空巢老人，從而緩解“空巢老人”的社會(huì)問題?！伴_心”的具體功能如下。

（1）安全監(jiān)護(hù)。監(jiān)測老人摔倒并報(bào)警，監(jiān)測老人是否長時(shí)間睡眠不起。當(dāng)老人在家中某處摔倒時(shí)，“開心”能夠檢測到摔倒聲音及圖像，并及時(shí)匯報(bào)給老人的子女。若老人睡在床上或坐在沙發(fā)上長時(shí)間不起，“開心”則會(huì)判斷出老人處于昏迷狀態(tài)，再立即將老人的異常狀況匯報(bào)至子女手機(jī)。

（2）健康管理。吃藥提醒、血壓測量、心率測量、體溫測量。為“開心”設(shè)定好吃藥時(shí)間后，“開心”會(huì)定時(shí)提醒老人服藥，避免老人出現(xiàn)因健忘而忘記吃藥的現(xiàn)象。“開心”的感應(yīng)系統(tǒng)能夠監(jiān)測老人的血壓、心率、體溫等指標(biāo)的變化，準(zhǔn)確度極高。子女即使不在家，老人也能輕松知道自己的生命體征數(shù)值，不再需要他人進(jìn)行測量。

（3）休閑娛樂。語音聊天。子女不在家時(shí)，空巢老人最怕的便是孤獨(dú)，若連個(gè)說話的人都沒有，老人的孤獨(dú)感便會(huì)增加。當(dāng)空巢老人想要聊天時(shí)，“開心”會(huì)用幽默風(fēng)趣、溫柔委婉的語言陪同老人聊天，減少其孤獨(dú)感，提升其幸福指數(shù)。

（4）生活服務(wù)。家電管理、自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)充電。未來的物聯(lián)網(wǎng)能將智能家電聯(lián)系起來，“開心”也能與這些智能家電通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接并對其進(jìn)行控制。當(dāng)老人想開關(guān)家用電器時(shí)，無需親自動(dòng)手，只需口頭吩咐“開心”，就能實(shí)現(xiàn)開關(guān)。無論老人在家中的哪個(gè)角落，只要沒有鎖門，“開心”的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)便能精確地定位自己和老人的方位，時(shí)刻陪伴在老人身邊?！伴_心”電量不足時(shí)，會(huì)自動(dòng)跑到設(shè)定好的充電裝置處自行充電，無需口頭命令，方便又快捷。

（5）數(shù)據(jù)分析。分析老人的心率變化、血壓變化并做出科學(xué)判斷?！伴_心”在檢測完老人的生命體征后，會(huì)自動(dòng)將數(shù)值與正常范圍進(jìn)行比對，若超出正常值，“開心”則會(huì)提醒老人服藥并通知老人的子女。

2.2.4 開心的外形形象及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

從右圖我們可以清晰地看到，“開心”是一款人形機(jī)器人，但與真正的人又有諸多不同。它的頭部為橢球形，臉部向內(nèi)凹入，面部為觸屏顯示器，顯示器上的黑點(diǎn)便是攝像頭了；在頭部兩側(cè)圓形區(qū)域內(nèi)有許多小孔，小孔內(nèi)部配有聲音接收器；再看它的身體，胸口寫有它的名字“開心”（KASIN），藍(lán)色的U形區(qū)域上的八個(gè)小孔配有紅外接收裝置；“肚子”部分有一個(gè)小“門”，其實(shí)是一個(gè)小箱子，可以適當(dāng)儲(chǔ)放一些小物品；“開心”的“腳”為三個(gè)輪子，前面兩個(gè)大輪提供動(dòng)力，后面一個(gè)小的萬向輪控制方向，三個(gè)輪子形成三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，牢牢支撐著“開心”的身體。另外，“開心”并沒有手臂，公司CEO王博士表示：“憑現(xiàn)在的科技制造水平，機(jī)械臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜繁瑣，且手臂力度和靈活性不夠。若想加大力度，勢必會(huì)增加機(jī)械臂的體積和成本，從而大大增加機(jī)器人的整體成本，難以投入市場?！?/p>

2.2.5 應(yīng)用“開心”可能會(huì)帶來的影響

“開心”目前還處于研發(fā)狀態(tài)，若將來真正走進(jìn)我們的生活，不難想象它的影響是巨大的：

（1）陪伴更多“空巢老人”，老人的孤獨(dú)感大大降低；（2）安全監(jiān)護(hù)功能能讓子女隨時(shí)了解老人的健康情況，使子女更加放心，增強(qiáng)對老人的安全保障；（3）健康管理功能使老年人身體狀況更加清晰化、透明化，減少意外情況的發(fā)生；（4）休閑娛樂功能能夠使老人的休閑娛樂活動(dòng)更加豐富，幸福感提升。

諸如此類的積極影響其實(shí)還有很多，相信在不久的將來，“開心”能做到讓子女和老人都更加開心！

2.2.6 “開心”還可以有哪些功能？

目前，“開心”的功能設(shè)計(jì)只有上述介紹的五種，但根據(jù)問卷數(shù)據(jù)顯示，更多的人們希望家用智能機(jī)器人的功能更豐富、更能滿足他們的需求。

由圖5可知，有91.74%的受訪者表示需要有掃地拖地功能，而這一項(xiàng)功能實(shí)際上在大多數(shù)家用智能機(jī)器人中早已具備，而對于老人的精神照顧，例如娛樂游戲、語音聊天等功能，也有50%左右的受訪者表示是必要的。由此不難想象，“開心”在養(yǎng)老領(lǐng)域取得成功后，可以具備如上的各種功能，成為“全職保姆”，乃至成為“機(jī)器人管家”。更加豐富的功能，更能提高人們的幸福指數(shù)和獲得感。

2.2.7 人們對“智能健康養(yǎng)老機(jī)器人”的看好度

可見，約87%的人們覺得類似于“開心”這樣的智能健康養(yǎng)老機(jī)器人會(huì)對空巢老人產(chǎn)生幫助，認(rèn)可其有效性，而認(rèn)為這類機(jī)器人對空巢老人幫助不大的人僅占約13%。由此不難看出，絕大多數(shù)的人們也認(rèn)可了這類機(jī)器人。

3 家用智能機(jī)器人給人們生活帶來的影響調(diào)查結(jié)果分析

3.1 積極影響

包括家務(wù)活更加輕松（90.83%）、家中娛樂活動(dòng)更加豐富（46.79%）、安全系數(shù)更高（42.2%）等，可見相當(dāng)多的受訪者表示家用智能機(jī)器人的積極影響十分巨大，看好家用智能機(jī)人。

3.2 消極影響

凡是有利必有弊，也有不少受訪者認(rèn)為家用智能機(jī)器人的使用會(huì)帶來保姆行業(yè)受挫（46.79%）、生活成本更加高昂（45.87%）、使人變得懶惰（其他）等消極影響，這樣的擔(dān)心也的確值得我們?nèi)タ紤]。

4 家用智能機(jī)器人發(fā)展前景

4.1 多功能化、低價(jià)化

家用智能機(jī)器人產(chǎn)品是否成功，一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)是它是否能進(jìn)入到千家萬戶。由上述數(shù)據(jù)我們可以看到，大多數(shù)人希望家用智能機(jī)器人的功能更加豐富化、多元化，能夠提供更加多樣的服務(wù)。當(dāng)然，價(jià)格也是老百姓非常關(guān)心的問題?？萍蓟潭雀吡?，價(jià)格也難免會(huì)上去。讓我們來看看人們心目中的理想價(jià)格吧。

不難看出，約85%的受訪者的理想價(jià)格都在1001～10000元，與大多的家用電器價(jià)格差不多，這樣的價(jià)格能夠被多數(shù)人接受。同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)，當(dāng)價(jià)格低于1000元時(shí)，受訪者的興趣并不大，說明人們對于家用智能機(jī)器人的價(jià)格有自己的心理預(yù)期，而且是能夠正視價(jià)格的。而青睞1001～5000元的人明顯多于5001～10000元的人，因此在這樣1001～10000元的區(qū)間內(nèi)，價(jià)格越低越有吸引力?？梢姡爰矣弥悄軝C(jī)器人真正走入人們生活，功能多、科技化程度高還不夠，價(jià)格這道“坎”也必須能過。

4.2 發(fā)展瓶頸

整個(gè)服務(wù)機(jī)器人的行業(yè)雖然現(xiàn)在十分地?zé)帷⑹值鼗鸨?，但真正能夠?yīng)用到千家萬戶的產(chǎn)品并不多。是什么制約了這個(gè)行業(yè)的發(fā)展、制約了這么多好技術(shù)不能產(chǎn)業(yè)化，瓶頸是什么？因?yàn)槲覀兠鎸Φ氖且粋€(gè)非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境，它進(jìn)入千家萬戶必須要低成本化、實(shí)用化。

一個(gè)服務(wù)機(jī)器人的產(chǎn)品要進(jìn)入千家萬戶，它必須要解決一些問題，可以說要解決三個(gè)矛盾。

第一，低成本化和高精度的矛盾，具體的解釋是，服務(wù)機(jī)器人的產(chǎn)品因?yàn)槊鎸Φ氖羌彝サ姆墙Y(jié)構(gòu)化的環(huán)境，它對傳感器等方面的要求是非常高的，但是我們的產(chǎn)品要進(jìn)入千家萬戶、讓老百姓買得起，就必須低成本化。怎么樣把高精度的傳感器需求能夠低成本化應(yīng)用，這是這個(gè)行業(yè)必須要去克服的一個(gè)矛盾。

第二，對傳感器融合的技術(shù)的矛盾，服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品，包括傳感器，對環(huán)境的理解和任務(wù)決策，它和傳感誤差、信息不完整的矛盾也是要去解決的。

第三，實(shí)時(shí)性與有限資源的矛盾，因?yàn)榉?wù)機(jī)器人是在非結(jié)構(gòu)化場景下工作的，它具有實(shí)時(shí)性的要求。同時(shí)服務(wù)機(jī)器人又非常小型化，所以它的運(yùn)算功能智能這塊非常有限，所以怎么樣去解決機(jī)器人產(chǎn)品運(yùn)算的實(shí)時(shí)化、信息的實(shí)時(shí)化與我們有限的資源這方面的矛盾，也是迫切需要解決的問題。

這是制約著服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三個(gè)非常需要去攻克的難點(diǎn)或者瓶頸。[5]

4.3 智能機(jī)器人發(fā)展方向

目前機(jī)器人的研究正處于第3代智能機(jī)器人階段，盡管國內(nèi)外對此的研究已經(jīng)取得了許多成果，但其智能化水平仍然不盡人意。圍繞未來的智能機(jī)器人，以下幾點(diǎn)是機(jī)器人行業(yè)有待發(fā)展的技術(shù)方向。

（1）機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)化：利用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各種機(jī)器人連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，并通過網(wǎng)絡(luò)對機(jī)器人進(jìn)行有效的控制。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作控制技術(shù)等。

（2）機(jī)器學(xué)習(xí)：各種機(jī)器學(xué)習(xí)算法的出現(xiàn)推動(dòng)了人工智能的發(fā)展，蟻群算法等可以用到機(jī)器人系統(tǒng)中，使其具有類似人的學(xué)習(xí)能力，以適應(yīng)日益復(fù)雜的、不確定和非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境。

（3）多機(jī)器人協(xié)調(diào)作業(yè)：隨著人工智能方法、機(jī)器人技術(shù)以及多智能體系統(tǒng)等研究的深入，如何組織和控制多個(gè)機(jī)器人來協(xié)作完成單機(jī)器人無法完成的復(fù)雜任務(wù)，在復(fù)雜未知環(huán)境下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)推理反應(yīng)以及交互的群體決策和操作，已經(jīng)成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的新課題，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

（4）智能人機(jī)接口：人機(jī)交互的需求越來越向簡單化、多樣化、智能化、人性化方向發(fā)展，因此需要研究并設(shè)計(jì)各種智能人機(jī)接口，如：多語種語音、自然語言理解、圖像、手寫字識(shí)別等，以更好地適應(yīng)不同的用戶和不同的應(yīng)用任務(wù)，提高人與機(jī)器人交互的和諧性。[2]

5 結(jié) 論

綜上可見，老百姓對智能機(jī)器人未來的發(fā)展充滿信心，家用智能機(jī)器人也能解決許多社會(huì)問題。即使智能機(jī)器人目前仍有許多困難難以解決，但我們有理由相信，只要家用智能機(jī)器人行業(yè)的每一分子都沉下心來聚焦于產(chǎn)品，聚焦于用戶的需求和體驗(yàn)，關(guān)注于產(chǎn)品的實(shí)用性，關(guān)注于產(chǎn)品技術(shù)突破，那么智能機(jī)器人技術(shù)健康發(fā)展、產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化、走入千家萬戶的日子便指日可待了。

參考文獻(xiàn)：

[1] https：//baike.baidu.com/item/智能機(jī)器人/3856？fr=aladdin.

[2] FlappyBird .智能機(jī)器人分類詳解及發(fā)展方向[EB/OL]. http：//robot.ofweek.com/2015-09/ART-8321200-8420-29007063.html，2015-09-22.

[3] 2016年中國人口老齡化現(xiàn)狀[EB/OL].http：//www.chyxx.com/industry/201610/457005.html.

[4] https：//baike.baidu.com/item/空巢老人/63555？fr=aladdin.

[5] 蘇子言歲月.家庭服務(wù)機(jī)器人市場前景與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：下一個(gè)藍(lán)海即將爆發(fā)[EB/OL].http：//robot.ofweek.com/2015-09/ART-8321203-8420-29006045.html，2015-09-19.

作者簡介：王有盛（2001—），男，江蘇省蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué)；指導(dǎo)老師：黃鑫。