基于人工智能與5G 技術(shù)的服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用

孫艷茹 逄崇雁 周明佳

（哈爾濱華德學(xué)院機(jī)器人工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150025）

1 概述

中國對服務(wù)機(jī)器人的研究起步很晚，1986 年將研究開發(fā)服務(wù)機(jī)器人列入到國家863 高科技發(fā)展規(guī)劃中。日本機(jī)器人發(fā)展比較早，韓國近幾年也在逐步追趕機(jī)器人的世界潮流，韓國將服務(wù)機(jī)器人列入國家未來發(fā)展的10 大經(jīng)濟(jì)增長點產(chǎn)業(yè)。德國、法國、美國等發(fā)達(dá)國家的機(jī)器人水平一直處于領(lǐng)先地位。

隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)突出，醫(yī)療領(lǐng)域機(jī)器人的發(fā)展能夠很好解決醫(yī)療資源不均衡等社會問題。

2 醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的人機(jī)交互能力

醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人采用5G 網(wǎng)絡(luò)和人工智能AI（Artificial Intelligence）技術(shù)，能夠進(jìn)行自然語言處理、交互對話、知識圖譜等功能，通過語音識別和自然語言處理技術(shù)識別客戶的意圖，通過5G 網(wǎng)絡(luò)連接指定的知識庫獲取問題答案，并將問題答案通過文本轉(zhuǎn)語音技術(shù)轉(zhuǎn)換為語音，幫助客戶答疑解惑，可以替代一部分人工客服、產(chǎn)品宣傳、線上咨詢服務(wù)。有效的解決業(yè)務(wù)咨詢、產(chǎn)品推廣等事務(wù)。具體流程如圖1 所示。

圖1 人機(jī)交互流程圖

2.1 人機(jī)交互主要功能

2.1.1 智能迎賓接待通過面部檢測并主動為客戶解答、介紹。

2.1.2 智能講解根據(jù)客戶定制化點位需求，智能引領(lǐng)客戶參觀并多形式的為客戶介紹信息，解決人工錯誤率高以及形式單一的痛點。

2.1.3 智能演講主持根據(jù)客戶定制化內(nèi)容，為在場嘉賓進(jìn)行演講，生動的表情、及多形式的展示，讓嘉賓感受不一樣的演講。

2.1.4 解決以往人工現(xiàn)場錯誤率高的痛點以及不便多形式展示的痛點。

2.1.5 智能人臉簽到通過人臉識別結(jié)合證件識別，提升身份識別的準(zhǔn)確性，提供對用戶的定制化服務(wù)。

2.2 人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計

主要有大屏功能、模塊選擇、語音控制。通過模塊選擇完成相應(yīng)功能展示，同時也能通過語音識別完成智能問答、智能導(dǎo)診服務(wù)。通過后臺海量數(shù)據(jù)匯集、海量知識處理和智能AI 識別功能，并根據(jù)文本分類算法TextCNN（Text Convolutional Neural Networks）構(gòu)建醫(yī)療問診意圖模型，通過分析病患輸入的病癥內(nèi)容，推斷出概率最高的三個就診科室，為病患提供導(dǎo)診服務(wù)，并能實現(xiàn)信息咨詢、健康知識問答、互動娛樂等功能。主要有以下幾個功能：

2.2.1 自動導(dǎo)航：接收導(dǎo)航目標(biāo)位置指令后，根據(jù)激光雷達(dá)掃描外部環(huán)境獲取地圖，規(guī)劃出導(dǎo)航路徑，控制機(jī)器人完成導(dǎo)航工作。

2.2.2 智能導(dǎo)診：醫(yī)患大多知道病情，不知道去就診的科室。服務(wù)機(jī)器人中的智能導(dǎo)診功能就顯得尤為重要，它可以根據(jù)病患對病情的描述，推薦對應(yīng)的科室及專家醫(yī)生。

2.2.3 語音交互：服務(wù)機(jī)器人嵌入的語音交互模塊能夠通過語音識別，與病患進(jìn)行正常的語音交流，同時，也能夠?qū)】党ＷR進(jìn)行宣傳推廣。

2.2.4 互動娛樂：通過娛樂模塊能夠起到智能引流功能，并能起到活躍氣氛、減少緊張情緒功能，有助于病情恢復(fù)。

2.3 自主導(dǎo)航系統(tǒng)功能設(shè)計

自主導(dǎo)航系統(tǒng)主要包含地圖的構(gòu)建、定位以及線路規(guī)劃三個功能。自主導(dǎo)航系統(tǒng)流程如圖2 所示。

地圖構(gòu)建主要是將未知環(huán)境變?yōu)橐阎h(huán)境，定位則是導(dǎo)航中的重要一步，它是確保機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)位置的關(guān)鍵。線路規(guī)劃是指引機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)位置的重要指令。在導(dǎo)航過程中，地圖信息和定位信息通過傳感器獲得，然后根據(jù)路徑規(guī)劃，向系統(tǒng)傳達(dá)角速度和轉(zhuǎn)向角速度完成機(jī)器人導(dǎo)航功能。

3 人工智能

人工智能是研究使計算機(jī)來模擬人的某些思維過程和智能行為的學(xué)科，本文中所講的智能導(dǎo)診機(jī)器人應(yīng)用到的人工智能是通過醫(yī)療問診意圖模型獲得，該模型主要是使用textCNN 進(jìn)行文本分類處理。textCNN 在計算機(jī)視覺領(lǐng)域取得了很好的結(jié)果，同時它可以應(yīng)用在文本分類上面，texCNN 的卷積和池化過程是一個抽取特征的過程，當(dāng)能夠準(zhǔn)確抽取關(guān)鍵詞特征的時候，就能準(zhǔn)確的提煉出文檔或句子的中心思想。text-CNN 模型如圖3 所示。

圖2 自主導(dǎo)航系統(tǒng)流程圖

圖3 text-CNN 模型

該模型主要包括五層，第一層是輸入層，第二層是卷積層，第三層是最大池層，第四層是全連接層，最后一層是輸出層。

由圖4 所示，輸入層主要是將輸入的文字轉(zhuǎn)化成二維矩陣便于卷積處理。卷積層后獲得的向量進(jìn)入到池化層，通過最大池功能獲得每個特征向量的池化值，并將池化值拼接成最終的特征表示。全連接層和輸出層用于計算每個類別的概率并進(jìn)行分類輸出。

TextCNN 最大優(yōu)勢網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，在模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如此簡單的情況下，通過引入已經(jīng)訓(xùn)練好的詞向量依舊有很不錯的效果。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單導(dǎo)致參數(shù)數(shù)目少，計算量少，訓(xùn)練速度快。

圖4 層次流程圖

4 5G 技術(shù)

由于5G 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢非常明顯，其商用速度明顯快于4G。5G特點是大帶寬、低時延、高可靠性。本文中服務(wù)機(jī)器人的網(wǎng)絡(luò)連接采用5G 網(wǎng)絡(luò)，需要在機(jī)器人中嵌入5G 的CPE 模塊。5G 現(xiàn)已商用，大帶寬、高可靠性對機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)控制非常適用，低時延保證了遠(yuǎn)程控制的可靠性。

5 結(jié)論

在人工智能和5G 技術(shù)的引領(lǐng)下，智能服務(wù)機(jī)器人會得到快速的發(fā)展。本文只是在醫(yī)療領(lǐng)域的導(dǎo)診、宣傳、娛樂、智能客服等方面做了相關(guān)應(yīng)用，得到的效果也是非常明顯的，由智能服務(wù)機(jī)器人完成導(dǎo)診、宣傳等工作，可替代一部分人力，在疫情期間的導(dǎo)診能有效減少接觸感染的風(fēng)險，后續(xù)在其他領(lǐng)域也會有越來越多的應(yīng)用探索，智能服務(wù)機(jī)器人的市場需求會越來越多，在各行各業(yè)中服務(wù)機(jī)器人的個性化發(fā)展是一個新的探索方向，也會是一個新的機(jī)遇。