家用機器人與家用電器的關(guān)系探究

黃曉霞

(啟東市第二中等專業(yè)學(xué)校 江蘇南通 226299)

現(xiàn)階段，機器人的應(yīng)用范圍不斷拓寬，不過受研發(fā)技術(shù)、控制水平以及生產(chǎn)成本的影響，許多家用機器人目前只可以幫助人們承擔(dān)部分簡單的家務(wù)，如清潔等，針對一些新的或復(fù)雜的任務(wù)如孩童教育、智慧家庭等，家用機器人的自我調(diào)整與反饋能力還需進一步增強，這也是目前研究的重點[1]。為進一步推動我國家用機器人行業(yè)智能化發(fā)展，必須深入對家用機器人與家用電器之間的關(guān)系進行探索，確保家用機器人具備家用電器的一些功能，通過這種方式為人們的生活提供更大的便利。

1 家用電器概述

在工業(yè)不斷進步和經(jīng)濟不斷發(fā)展的過程中，進一步提高了社會生產(chǎn)力，電器正是在這一背景下走進人們的生活。家用電器作為電器的重要構(gòu)成，主要表示在家庭環(huán)境下使用的各種電器器具、電器產(chǎn)品。家用電器距今已經(jīng)有了一百多年的發(fā)展歷史，世界上第一臺家用電器是由愛迪生發(fā)明的白熾電燈，至此開啟了家用電器的時代。電燈的廣泛使用為家庭生活創(chuàng)造了巨大便利，推動著人們傳統(tǒng)家庭生活觀念的轉(zhuǎn)變，使得人們的夜間生活變得越來越豐富。家庭電器的發(fā)展是一個從無到有的過程，在上百年的歷史中，家用電器的品種不斷齊全，實現(xiàn)了從巨型化向微型化的跨越式發(fā)展，在家庭生活中充分解放了人們的雙手，給家庭生活帶來了巨大便利，能夠為人們創(chuàng)造一個輕松、舒適的家庭環(huán)境，因此家用電器目前已經(jīng)成為家庭生活中的一項必需品。對家用電器的界定，要求電器符合在家庭或類似環(huán)境下使用，除了家庭環(huán)境外的家用電器使用環(huán)境，其使用家庭電器的方式、目的、使用者、服務(wù)對象均與家庭環(huán)境下使用家用電器相似，如餐廳、酒店、辦公室等特殊環(huán)境場所，在這些場所中對家用電器的使用有和家庭環(huán)境同樣的需求[2]。

2 家用機器人

2.1 家用機器人的概念

20世紀末期，瑞典公司引入第一款量產(chǎn)的自動打掃機，英國戴森公司于2001 年推出了DC06 自動打掃機，拉開了清潔機器人進入家庭的序幕。2002 年，美國iRobot 公司推出第一款量產(chǎn)的自動打掃機Roomba，正式拉開了家用機器人發(fā)展的序幕。在科技不斷進步的過程中，家用機器人逐漸成為了一種新的服務(wù)趨勢，為家用機器人發(fā)展創(chuàng)造了良好契機。家用機器人主要是為人類提供家居服務(wù)的特種機器人，主要是從事家庭服務(wù)、維護、維修、運輸、清潔、監(jiān)護等工作的特種機器人。在數(shù)字產(chǎn)品大幅度增長的背景下，家用機器人將逐漸成為數(shù)字家庭的主導(dǎo)。根據(jù)家用機器人的用途不同以及適用范圍的不同，可以將其分為廚師機器人、搬運機器人、娛樂機器人、電氣機器人等各種，比如：電器類機器人是比較常見的一種，比較知名的有德國HOBOT 玻妞全自動擦玻璃機器人，用戶可以利用手機、平板等移動終端與機器人進行連接，通過操作軟件的方式指揮機器人執(zhí)行家務(wù)。從機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，可以將能進入家庭的機器人分為清潔、孩童教育和智慧家庭三類，家用機器人是應(yīng)用于家庭環(huán)境或類似環(huán)境中，可以滿足人們基本家居生活需求的服務(wù)型機器人。

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、語音處理、圖像處理、傳感器、自動控制等技術(shù)的發(fā)展，機器人逐漸向基層家庭實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，在服務(wù)機器人中，家用機器人是一個發(fā)展速度較快的分支行業(yè)，根據(jù)家用機器人的適用范圍、功能用途不同，可以將其劃分為不同的類型，主要包括了家務(wù)、娛樂、陪護等類型[3]。近年來，在人工智能技術(shù)與機器人行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，國內(nèi)外許多大型企業(yè)將目光瞄向了家用機器人領(lǐng)域，越來越多的家庭開始接受家用機器人這一新興事物，使人們的生活品質(zhì)得到了有效改善。從目前家用機器人的發(fā)展情況來看，其完全有可能替代傳統(tǒng)家電市場，不僅如此，例如房屋建筑、家具，包括生活、生產(chǎn)中的許多工作在未來都可能被人工智能替代。在人類社會高度發(fā)達的今天，傳統(tǒng)肢體上的延伸空間有限，未來大腦和意識的發(fā)展將成為主流，家用機器人必然成為人類社會未來發(fā)展的一大趨勢。

2.2 家用機器人的分類標準

根據(jù)家用機器人的用途和范圍不同，大致可以將家用機器人分為電器、娛樂、廚師、搬運等不同類型。其中電器機器人又可以稱為應(yīng)用機器人，這類機器人屬于具備人工智能的家用電器，比如：吸塵器機器人是最典型的代表，外形與飛碟相似，具備超聲波監(jiān)視器，可以避免在運行的過程中發(fā)生碰撞而造成電氣設(shè)備或家具損壞，搭載紅外線眼能夠避免在運行的過程中跌落樓梯。電器機器人除了常規(guī)的清潔功能外，還可以用于家庭安全方面，比較典型的有索尼AIBO 機器狗，用戶可以通過手機、電腦等終端設(shè)備和機器人進行連接，利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對電氣機器人的指揮，從而實現(xiàn)保衛(wèi)家庭的任務(wù)。娛樂機器人屬于另一種家庭應(yīng)用機器人，主要用于家庭娛樂。用戶可以利用手機、電腦對機器人進行操控，在互聯(lián)網(wǎng)的幫助下指揮機器人進行娛樂表演，而這種類型的機器人可以幫助人們緩解精神疲勞。日本是世界上最早生產(chǎn)娛樂機器人的國家，豐田公司于2000 年發(fā)布的ASIMO 是世界上第一臺具有可控制、可行動、擬人化的娛樂機器人，隨后索尼公司還推出了ORIO，可以實現(xiàn)跳舞、漫步等功能，甚至可應(yīng)用于家庭的樂隊演奏。廚師機器人即一種具備多功能的烹調(diào)設(shè)備，可以代替人工進行烹調(diào)操作。比如：2010年上海世博會上發(fā)布了世界首臺中國廚師機器人——愛可，該廚師機器人具備人的外形特征，擁有人的“眼睛”和“嘴巴”，內(nèi)置特殊烹調(diào)設(shè)備，同時連接了一個智能化的觸摸屏，通過操作觸摸屏可實現(xiàn)對機器人的控制；通過操作智能化觸摸屏預(yù)先設(shè)定烹飪菜譜，可實現(xiàn)多種菜肴的烹飪。該設(shè)備一經(jīng)亮相迅速引起了人們的關(guān)注，是家用機器人跨時代發(fā)展的重要體現(xiàn)。搬運機器人適用于家庭場景，代替人工搬運一些重物，處理一些家庭瑣事，應(yīng)用于家庭場景可以幫助人們節(jié)省大量處理家務(wù)的時間。比如：法國生產(chǎn)的一種小型家用機器人——Nao，這種機器人具有“人”的外形，是目前被認為有機會產(chǎn)品化并進入家庭的一種機器人。Nao的頭部設(shè)置有中央處理器，代表了人的大腦，在“腦門”位置設(shè)置了一個觸摸傳感器，“眼睛”可以發(fā)射紅外線，“耳朵”則是由揚聲器組成，可實現(xiàn)完全程序化操作，很輕易做出一些復(fù)雜的動作，比如抓舉物體、環(huán)境探測、聲音和影響處理等，同時還搭載了一些常規(guī)設(shè)備的功能，如麥克風(fēng)、數(shù)碼相機等。

3 家用機器人和家用電器的異同點

3.1 家用機器人和家用電器的相同點

3.1.1 使用的場所相似

家用電器與家用機器人都可以在家庭或類似環(huán)境下使用，二者均具備相對完整且獨立的產(chǎn)品形態(tài)，有著不同的服務(wù)對象，服務(wù)對象以不具備專業(yè)技能與知識的消費者為主。

3.1.2 具備的產(chǎn)品形態(tài)獨立而完整

家用機器人與家用電器二者的產(chǎn)品形態(tài)可能存在差異。家用機器人的形態(tài)更加擬人化，形態(tài)種類比較豐富，家用電器的形態(tài)相對單一，二者在家庭生活中具有優(yōu)勢互補的效果，可以滿足不同用戶的不同需求。

3.1.3 代替人做事解放勞動力

家用電器和家用機器人在使用的過程中，可以代替人工從事一些簡單的家務(wù)，它們都是由不同的功能模塊和功能系統(tǒng)構(gòu)成，在科技不斷進步的過程中家用電器、家用機器人與人工智能技術(shù)的融合程度不斷提升，具有一定的智能化特征，二者都能夠在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下進行操作，同時互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還能夠進一步完善和增強二者的功能。

3.1.4 都具有一定智能化技術(shù)

家用機器人是傳統(tǒng)家電與機器人融合后的產(chǎn)物，比如：美的、海爾、格力等企業(yè)集團成為了傳統(tǒng)家電智能化、機械化發(fā)展的最大贏家。同時國內(nèi)許多家電企業(yè)也開始在機器人領(lǐng)域布局，大力研發(fā)服務(wù)型機器人，積極推動機器人與傳統(tǒng)家電產(chǎn)品的有效融合。比如：欣奕華公司推出的家庭小助手機器人，具備語音交互功能，可以還是先對智能家用電器的在線控制；?，斕毓就瞥龅牟敛ＡC器人、兒童機器人等人工智能時代的新產(chǎn)品，為用戶生活提供了巨大幫助。建立在智能化技術(shù)的支撐之上，不斷完善技術(shù)提升自身功能，以達到為人類服務(wù)的目標。

3.2 家用機器人和家用電器的不同點

3.2.1 產(chǎn)品形態(tài)不同

在家用機器人與家用電器產(chǎn)生密切聯(lián)系的背景下，人們對于家庭生活的認知隨之發(fā)生變化。比如：聊天機器人會代替人與用戶聊天，機器人附帶的語音控制功能，可以實現(xiàn)對吸塵器、電冰箱、電視機的控制[4]。護理機器人可以代替護理人員為用戶擦拭身體，家用機器人的形態(tài)更多樣，但是，家用電器的形態(tài)固定，生活中具有自動沖洗、烘干功能的智能馬桶僅僅屬于家用電器的范疇。人工智能時代下，一些搭載了人工智能技術(shù)的家用電器，將逐漸向智能化的方向發(fā)展，這是傳統(tǒng)家電行業(yè)發(fā)展過程中的一次巨大革新，證明了家用機器人與家用電器之間存在緊密的聯(lián)系。

3.2.2 服務(wù)主體特征不同

家用機器人更多是通過模擬人類肢體、器官的方式為用戶提供服務(wù)；家用電器則是固定的一些功能，對人工的依賴性更強，不過在智能家電不斷發(fā)展的過程中，人工操作的概率大幅降低，智能家電也具備一定的擬人化特征。家用機器人的服務(wù)內(nèi)容往往可以滿足用戶在家庭生活中產(chǎn)生的一些新需求，相較于家用電器，家用機器人與“人”的聯(lián)系更加緊密，可以看成是家用電器智能化發(fā)展的一種形態(tài)，不夠卻并非家用電器發(fā)展的最終形態(tài)[6]。簡而言之，家用機器人和家用電器的服務(wù)，主要還是區(qū)分是“人”提供服務(wù)還是“機器”提供服務(wù)。

3.2.3 服務(wù)的體驗不同

家用機器人本身需要和人的能力相關(guān)，智能機器人就是完成一些人們期望完成的事情，但是家用電器則和人的能力關(guān)聯(lián)性不強，比如：擦窗機器人能替代人力勞動，完成人類做的事情，但是空調(diào)則只能制冷，這本身不是人力所能達到的。所以，在家用機器人出現(xiàn)以后，已經(jīng)實現(xiàn)了從過去單一的智能家用電器到智能物聯(lián)最后到覆蓋整個家居系統(tǒng)的跨越式發(fā)展，這代表了未來智能家電發(fā)展的方向，同時也代表著人們生活習(xí)慣的變化方向，這一場技術(shù)革新將迎來家庭生活的新變化。

4 家用機器人與家用電器協(xié)同發(fā)展的困境

4.1 成本較高

現(xiàn)階段，我國家用機器人的發(fā)展已經(jīng)取得了巨大成就，家家戶戶幾乎都可以看到家用機器人的身影。不過在實現(xiàn)家用機器人與家用電器有效融合，促進人工智能系統(tǒng)對家庭生活的全覆蓋這一過程中仍有許多問題需要解決。在家用機器人不斷發(fā)展的過程中，制造成本較高這一問題還未能充分得到解決，這是阻礙家用機器人廣泛普及的一大因素。比如：高精度的機器人手臂在人工智能的支持下，可以模仿人類手臂的一些動作，甚至可以實現(xiàn)精細化操作，要想機器人手臂完全替代人類手臂的功能，在家庭生活中實現(xiàn)解放勞動力這一目標還有很長的一段路要走。由于機器人手臂的造價成本十分昂貴，遠非一般家庭能夠承受，因此目前這種類型的機器人主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域[5]。同時，其他一些先進的服務(wù)型機器人在家庭生活領(lǐng)域也有巨大應(yīng)用價值，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域積累了十分豐富的經(jīng)驗，不過也是因為制造成本的原因，影響了許多服務(wù)型機器人在家庭生活領(lǐng)域的推廣和普及，實現(xiàn)服務(wù)型機器人低成本、小型化發(fā)展，將成為未來家用機器人發(fā)展的主要方向，關(guān)系著家用機器人是否能夠成功在家庭領(lǐng)域普及。

4.2 靈活度不高

近年來，人們越來越重視人工智能與家用機器人的融合發(fā)展，但是家用機器人的靈活性還有待提高，相較于真正的人工操作，家用機器人還有很大的改進空間，這就導(dǎo)致家用機器人一時間無法完全替代人工操作，這是我國家用機器人發(fā)展過程中遇到的主要瓶頸。

4.3 安全問題

在機器人技術(shù)不斷進步的背景下，家用機器人在使用的過程中經(jīng)常會遇到故障問題，甚至在使用的過程中由于程序錯誤可能會導(dǎo)致安全事故發(fā)生。由于機器人大多采用高強度的金屬材料制成，在使用的過程中如果因為操作失誤、程序錯誤導(dǎo)致安全事故發(fā)生，將會對人們的身體造成傷害，且這種傷害是不可預(yù)測的，只有盡量做到操作規(guī)范，才能最大限度避免安全事故的產(chǎn)生，這是制約家用機器人推廣和普及的主要原因之一。

5 家用機器人和家用電器的發(fā)展展望

5.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息和智能系統(tǒng)的融合

在對家用機器人人工智能進行優(yōu)化的過程中，要高度重視神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與智能系統(tǒng)的有效融合。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是多個神經(jīng)元根據(jù)相應(yīng)結(jié)構(gòu)相互連接形成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有強大的獨立計算能力，具備多線程輸入輸出以及較強的擬合能力，不僅能夠提高存儲容量，還具有強大的容錯性。建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠有效提高機器人的自我學(xué)習(xí)能力和自我適應(yīng)能力，可以讓家用機器人快速適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境，在大量神經(jīng)元的幫助下實現(xiàn)對復(fù)雜工作條件的簡化處理，提高家用機器人工作的邏輯性。該系統(tǒng)屬于一種獨特的高度非線程動力系統(tǒng)，將成為家用機器人智能化發(fā)展的一大趨勢。

5.2 自動識別算法和可視化界面設(shè)計

在家用機器人不斷發(fā)展的過程中，自動識別算法的優(yōu)化和應(yīng)用以及可視化界面的設(shè)計將成為發(fā)展的主要方向。自動識別算法優(yōu)化對部分或所有程序進行優(yōu)化的方式添加新算法，將其納入人工智能的算法體系中，通過這種方式為機器人開發(fā)者提供在線支持，便于有效、快速地熟悉操作界面的內(nèi)容，簡化用戶操作機器人的難度。在家用機器人框架設(shè)計中，經(jīng)常會遇到程序設(shè)計環(huán)境較差的問題，對于部分向?qū)驮O(shè)計往往具有較強的一致性，沒有體現(xiàn)出設(shè)計的差異性，導(dǎo)致部分模塊的功能重復(fù)，這不僅會影響用戶的體驗，而且會降低家用機器人的工作效率。因此，在設(shè)計和開發(fā)家用機器人時，要面向用戶，加強對用戶的信息反饋，通過這種方式實現(xiàn)對家用機器人設(shè)計流程的優(yōu)化，進一步提高家用機器人的可視化界面設(shè)計，以此強化用戶的體驗。在人民生活水平不斷提升的背景下，價格不是考慮是否需要推出家用機器人的唯一標準，而現(xiàn)在主要的問題是，即便是完全不考慮成本，也很難推出一個簡單操作且人工智能表現(xiàn)比較好的技術(shù)，這樣一來，就產(chǎn)生了較大的管理壓力，影響了消費者的使用體驗。通過優(yōu)化自動識別算法和可視化UI設(shè)計，才能讓整體的機器人使用起來更便捷，真正感受到技術(shù)和科技協(xié)同發(fā)展所取得的強大效能[7]。因此，可以通過完善多傳感器信息耦合技術(shù)，綜合分析來自多個傳感器的傳感數(shù)據(jù)，并在技術(shù)融合之下，產(chǎn)生更加可靠、更加準確全面的信息，這樣一來，在機器人裝上更敏感的傳感器之后，無疑是提升了整體的智能化水平，而融合后的多傳感器系統(tǒng)能夠更加完善、更加準確地反映被檢測對象的特征，降低機器人在自動識別中產(chǎn)生的信息的不確定性，并通過可視化界面設(shè)計，有效帶動提高信息的可靠性。

6 結(jié)語

綜上所述，家用機器人與家用電器在目前的家庭生活中發(fā)揮出了巨大的應(yīng)用價值，二者有一定的相似性，同時也存在一定差異。面向未來，家用機器人與家用電器都是以智能化為主要發(fā)展方向，人們需要克服的是家用機器人制造成本、運行安全性以及使用靈活性等方面的問題，逐漸提高家用機器人在家庭生活中的比例，不斷強化家用機器人的功能，提高家用機器人在家庭生活中的適應(yīng)性，最大限度解放勞動力，幫助人們節(jié)省更多的時間。因此，在實際的技術(shù)優(yōu)化中，應(yīng)當(dāng)從提升感知力和加強控制兩方面著手，提高機器人在復(fù)雜家用環(huán)境中的有效感知能力和建模能力，控制機器人做好所處環(huán)境的相應(yīng)控制，提升人機協(xié)同的友好性，提高家用機器人和家用電器的關(guān)聯(lián)，做好家用機器人的動態(tài)開發(fā)。