基于5G的智能機(jī)器人在防疫方面的應(yīng)用

何凡

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)湖北有限公司，湖北武漢，430023）

0 引言

2020年年初武漢爆發(fā)了一場(chǎng)疫情，疫情期間暴露了一些顯性問(wèn)題，基于5G的智能機(jī)器人，可以大施拳腳，為疫情帶來(lái)十分積極的輔助作用。智能機(jī)器人至少要具備三個(gè)要素：感覺(jué)要素、反應(yīng)要素和思考要素?；?G的智能機(jī)器人，簡(jiǎn)稱5G智能機(jī)器人，是在傳統(tǒng)智能機(jī)器人，引入了5G技術(shù)。這樣，5G智能機(jī)器人使用了5G網(wǎng)絡(luò)，便可充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)的“大帶寬、低時(shí)延、高可靠性”等優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提升機(jī)器人的計(jì)算速度、計(jì)算能力、響應(yīng)時(shí)間、服務(wù)質(zhì)量、工作效率等。

通過(guò)收集此次武漢疫情中5G智能機(jī)器人的報(bào)道，本文對(duì)5G智能機(jī)器人在疫情中應(yīng)用進(jìn)行了研究，指出了5G智能機(jī)器人的技術(shù)支持基礎(chǔ)和應(yīng)用場(chǎng)景。本文的目的，在于挖掘信息時(shí)代前沿技術(shù)的應(yīng)用潛力，為公共事件、突擊事件、社會(huì)事件等的應(yīng)對(duì)與處理，提供理論支持與技術(shù)指導(dǎo)。

1 武漢疫情中智能機(jī)器人的應(yīng)用

1.1 智能機(jī)器人的技術(shù)支撐

基于5G的智能機(jī)器人，主要使用但不限于如下技術(shù)。

（1）5G技術(shù)

5G技術(shù)為智能機(jī)器人提供移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、切片技術(shù)、邊緣計(jì)算、云計(jì)算、功能虛擬化等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和技術(shù)支持。5G網(wǎng)絡(luò)，讓智能機(jī)器人與后臺(tái)的管理平臺(tái)連接在一起，為智能機(jī)器人提供（WIFI熱點(diǎn)）網(wǎng)絡(luò)接入、（LBS或GPS/北斗）定位、信息交互等服務(wù)。圖1為5G技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景與優(yōu)勢(shì)描述。

圖1 5G技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景與優(yōu)勢(shì)

（2）人工智能

在計(jì)算機(jī)和信息通信領(lǐng)域，人工智能（Artificial Intelligence，AI）是一個(gè)十分泛在的概念。人工智能技術(shù)可以讓計(jì)算機(jī)或機(jī)器人，來(lái)模擬人類在某方面的思維過(guò)程或智能行為，比如樣本學(xué)習(xí)、過(guò)程分析、邏輯推理等。機(jī)器人的“聽(tīng)”，涉及到語(yǔ)音識(shí)別、元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)匹配等技術(shù)；機(jī)器人的“說(shuō)”，涉及到字典服務(wù)、API或WEBSERVICE接口調(diào)用等；機(jī)器人的“走”，涉及到自動(dòng)控制技術(shù)（決策執(zhí)行，如何走）、遠(yuǎn)程遙控（路線設(shè)置、路線選擇）、機(jī)械技術(shù)（肢體運(yùn)動(dòng)）等；機(jī)器人的“看”，涉及視頻采集、圖像識(shí)別、標(biāo)本訓(xùn)練、標(biāo)本比對(duì)等技術(shù)?？傊?，借助人工智能，人類可以讓機(jī)器具備人類的思維能力和模擬人類的行為。

（3）云計(jì)算與邊緣計(jì)算

智能機(jī)器人本身具有一定的計(jì)算能力，比如識(shí)別用戶的輸入、對(duì)輸入與現(xiàn)有的知識(shí)庫(kù)進(jìn)行匹配、選擇推送的答復(fù)等。當(dāng)智能機(jī)器人處理事務(wù)的能力超過(guò)自身設(shè)備的能力時(shí)，智能機(jī)器人會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍、指令不執(zhí)行等問(wèn)題。此時(shí)，可通過(guò)邊緣計(jì)算來(lái)為智能機(jī)器人賦能。邊緣計(jì)算的部署方法為：（1）在移動(dòng)基站下靠近機(jī)器人側(cè)，部署MEC邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)；（2）將MEC服務(wù)器的能力提供給智能機(jī)器人使用。若機(jī)器人對(duì)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有過(guò)于苛刻的時(shí)延需求，則可以直接使用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的云計(jì)算服務(wù)。圖2為一種基于5G的邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同平臺(tái)架構(gòu)圖。

圖2 基于5G的邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同平臺(tái)架構(gòu)圖

（4）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。智能機(jī)器人，就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種典型應(yīng)用。比如在醫(yī)院里，送藥機(jī)器人的路線識(shí)別，需要在走廊里部署傳感器，幫忙機(jī)器人識(shí)別周圍的環(huán)境，以便準(zhǔn)確定位和精細(xì)化避障。

（5）特殊場(chǎng)景所要求的專屬技術(shù)

智能機(jī)器人具有非常廣泛的應(yīng)用。不同的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)智能機(jī)器人會(huì)有不同的技術(shù)需求。具體使用了智能機(jī)器人的哪一種或哪幾種技術(shù)，需要具體情況具體分析，在此不展開(kāi)描述。

1.2 智能機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景

在武漢疫情中，5G智能機(jī)器人，已應(yīng)用于在多種場(chǎng)合下。在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中，5G智能機(jī)器人扮演著不同的角色，發(fā)揮著不同的作用。常用的應(yīng)用場(chǎng)景如下。

（1）送藥/送餐機(jī)器人

送藥/送餐功能，主要基于5G無(wú)線通信、高精度定位、基于固定線路的自動(dòng)導(dǎo)航等技術(shù)。送藥/送餐機(jī)器人的應(yīng)用，在事先已進(jìn)行了全部場(chǎng)景的定制與開(kāi)發(fā)。

與普通感冒、流感不同，新型冠狀病毒具有“人傳人”的特性。如何避免人與人之間的直接接觸，是科研人員需要重點(diǎn)關(guān)注與解決的問(wèn)題。在這樣的背景下，送藥機(jī)器人、送餐機(jī)器人能很好地發(fā)揮作用。在方艙、醫(yī)院等固定化的場(chǎng)所里，科研人員為智能機(jī)器人定制好行走路徑，設(shè)定起點(diǎn)、終點(diǎn)、行走路徑中的避障等，即可實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人高效送餐、送藥、送儀器，將醫(yī)護(hù)人員從繁忙的工作中解放出來(lái)，從源頭切斷病毒的傳播路徑，避免事態(tài)的進(jìn)一步惡化。圖3所示的智能機(jī)器人“艾米”，就是一種典型送餐機(jī)器人。

圖3 網(wǎng)紅送餐/送藥機(jī)器人“艾米”

（2）導(dǎo)醫(yī)機(jī)器人

導(dǎo)醫(yī)功能，主要使用了語(yǔ)音識(shí)別與播報(bào)、元數(shù)據(jù)分析與發(fā)現(xiàn)、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的深度應(yīng)用等技術(shù)。導(dǎo)醫(yī)機(jī)器人的工作原理在于，將病人可能會(huì)問(wèn)到的問(wèn)題，事先進(jìn)行調(diào)研、分析與歸類，編寫(xiě)相應(yīng)的答復(fù)內(nèi)容。病患按照指定的規(guī)程提問(wèn)或操作，導(dǎo)醫(yī)機(jī)器人自動(dòng)調(diào)用后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的答案進(jìn)行回復(fù)或語(yǔ)音播報(bào)。

導(dǎo)醫(yī)機(jī)器人采用一問(wèn)一答的模式，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)生、護(hù)士等醫(yī)護(hù)人員的后移，避免了醫(yī)護(hù)人員與病患的直接接觸，起到了解放醫(yī)護(hù)人員的作用，從源頭上杜絕“病毒人傳人”現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）聊天機(jī)器人

智能機(jī)器人的聊天功能，與導(dǎo)醫(yī)機(jī)器人的“導(dǎo)醫(yī)”功能類似，使用的技術(shù)一致，只是應(yīng)用領(lǐng)域不同而已。聊天機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)調(diào)用一個(gè)用來(lái)模擬人類對(duì)話或聊天的程序。聊天機(jī)器人的成功之處在于，研發(fā)人員將大量網(wǎng)絡(luò)流行的俏皮語(yǔ)言、新型技術(shù)描述等加入詞庫(kù)，當(dāng)你發(fā)送的詞組和句子被詞庫(kù)識(shí)別后，程序?qū)⑼ㄟ^(guò)算法把預(yù)先設(shè)定好的回答回復(fù)給你。而詞庫(kù)的豐富程度、回復(fù)的速度，是一個(gè)聊天機(jī)器人能不能得到大眾喜歡的重要因素。千篇一律的回答不能得到大眾青睞，中規(guī)中矩的話語(yǔ)過(guò)于嚴(yán)肅，很難引起人們的共鳴。此外，只要程序啟動(dòng)，聊士們24小時(shí)在線隨叫隨到，堪稱貼心之至。

（4）心理輔導(dǎo)機(jī)器人

當(dāng)把聊天機(jī)器人的詞庫(kù)更換為心理學(xué)知識(shí)時(shí)，一種新的智能機(jī)器人便產(chǎn)生了。心理輔導(dǎo)機(jī)器人主要用于緩解病患的焦慮、抑郁等精神方面的問(wèn)題，通過(guò)喚起病患求生、求知、求新等方面的欲望，以達(dá)到緩解病情的目的。借助心理輔導(dǎo)機(jī)器人，病患可快速打開(kāi)心結(jié)，保持陽(yáng)光心態(tài)和樂(lè)觀心情，快速地從陰霾抑郁的狀態(tài)中走出來(lái)。

（5）掃地機(jī)器人

掃地機(jī)器人，通過(guò)設(shè)置一定路線，對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行道路智能化清掃。智行者公司自主研發(fā)的“蝸小白”無(wú)人掃地車，就是一款這樣的掃地機(jī)器人?！拔佇“住睙o(wú)人掃地車，集激光雷達(dá)、攝像頭、超聲波雷達(dá)等傳感器于一身，具備鬧鐘式任務(wù)設(shè)計(jì)、自動(dòng)加載地圖、自動(dòng)避讓行人、智能一鍵召回、自主泊車入位、OTA升級(jí)、大數(shù)據(jù)分析等功能，設(shè)有吸塵裝置和垃圾桶，能夠邊清掃邊收集，可以不同角度全方位清掃，清掃范圍延伸至道路邊緣的縫隙等死角，實(shí)現(xiàn)全覆蓋。圖4為火神山送餐機(jī)器人，圖5為蝸小白掃地機(jī)器人，這些機(jī)器人均在疫情期間投入了使用。

圖4 火神山送餐機(jī)器人

圖5 蝸小白掃地機(jī)器人

2 結(jié)束語(yǔ)

在武漢新冠肺炎的疫情中，作為一種新型的高科技產(chǎn)品，5G智能機(jī)器人在多種應(yīng)用場(chǎng)景中，扮演著重要的角色，為疫情的抗擊與防治，做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。本文的研究工作，在我省終端管理工作中，獲得了一致好評(píng)和高度認(rèn)可。下一階段，將從兩個(gè)方面開(kāi)展工作。一方面，在橫向方面，進(jìn)一步挖掘與開(kāi)發(fā)5G智能機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景，讓更多的領(lǐng)域從中受益，實(shí)現(xiàn)5G智能機(jī)器人的價(jià)值最大化。另一方面，在縱向方面，根據(jù)特殊的應(yīng)用場(chǎng)景，開(kāi)發(fā)更多的5G智能機(jī)器人或其他5G終端，讓高新技術(shù)為更多的用戶服務(wù)。