基于人工智能的養(yǎng)老家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周曉玲 廖茜 魏佳

摘 要：本文是以人工智能技術(shù)為支持，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建智能養(yǎng)老家居系統(tǒng)，專為老年人創(chuàng)造智能化、便捷化、人性化、適老化的智能養(yǎng)老家居系統(tǒng)，在老人享受晚年幸福的同時(shí)減輕子女的壓力。

關(guān)鍵詞：智能養(yǎng)老家居系統(tǒng);人工智能;物聯(lián)網(wǎng)

一、發(fā)展背景

人工智能技術(shù)是引領(lǐng)社會(huì)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量，人口老齡化加速、養(yǎng)老服務(wù)需求增加促進(jìn)了人工智能與養(yǎng)老服務(wù)的融合。因此國家積極鼓勵(lì)人工智能與養(yǎng)老服務(wù)的融合，各級(jí)政府部門頒布了多個(gè)政策，并不斷加大資金投入，使兩者相互交融、相互促進(jìn)，不斷滿足老年人多樣化、個(gè)性化的養(yǎng)老需求，推動(dòng)養(yǎng)老服務(wù)深層次的變革的同時(shí)，也促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和革新，人工智能下的智慧養(yǎng)老的發(fā)展勢(shì)頭在不斷加強(qiáng)。

從已有的問卷調(diào)查和研究中可知，智能養(yǎng)老家居系統(tǒng)越來越受到國家的重視和老年人以及老年人子女的關(guān)心，主要對(duì)智能養(yǎng)老家居系統(tǒng)的智能、安全、便利、舒適度等重點(diǎn)關(guān)注，為此結(jié)合人工智能與智能養(yǎng)老家居系統(tǒng)，為老年人居家養(yǎng)老提供更加舒適、智能、便捷、健康、快樂的生活方式。

在各種智能家居中安裝人工智能，使各種智能家居擁有和人一樣的思考模式及學(xué)習(xí)能力，讓老年人在使用時(shí)不用像對(duì)機(jī)器般操作，而是像對(duì)人類一般交流溝通。同時(shí)讓人工智能與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，發(fā)揮出更大的作用，更好的助力養(yǎng)老家居系統(tǒng)。

智能養(yǎng)老系統(tǒng)市場(chǎng)的規(guī)模隨著老年人口的增多而不斷發(fā)展，有統(tǒng)計(jì)顯示，2020年全球智能養(yǎng)老系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模已增至37萬億元。而發(fā)達(dá)國家相繼出臺(tái)的人工智能養(yǎng)老發(fā)展戰(zhàn)略和政策文件，為我國人工智能養(yǎng)老戰(zhàn)略的實(shí)施提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)，隨著我國人工智能在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展取得了顯著成果，國家積極鼓勵(lì)人工智能與養(yǎng)老服務(wù)的融合，兩者相互交融、相互促進(jìn)，不斷滿足老年人多樣化、個(gè)性化的養(yǎng)老需求，推動(dòng)智能養(yǎng)老系統(tǒng)市場(chǎng)深層次的變革。2010年是養(yǎng)老服務(wù)信息化的起步階段;2012年是探索階段，全國老齡辦首次提出“智能養(yǎng)老”的理念;2015年是試點(diǎn)階段，智能養(yǎng)老被正式列入國家工程;2017年是示范階段，三部委發(fā)布《開展智慧健康養(yǎng)老應(yīng)用試點(diǎn)示范的通知》;2020年后是爆發(fā)階段，適應(yīng)智慧養(yǎng)老服務(wù)產(chǎn)業(yè)的各類企業(yè)基本建立，創(chuàng)新的服務(wù)模式不斷涌現(xiàn)，投融資市場(chǎng)十分活躍。

二、主要產(chǎn)品及功能

智能護(hù)理床：隨著人的年齡增長(zhǎng)，身體機(jī)能的下降是不可逆的趨勢(shì)，針對(duì)失能失智的老年人，智能護(hù)理則需要代替人工護(hù)理。比如通過人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)智能護(hù)理床，可接收語音、按鍵或大腦發(fā)出的指令，床面增加體溫傳感器、脈搏傳感器、心電傳感器等，可以自動(dòng)采集使用者體溫、脈搏等生理數(shù)據(jù)，并幫助行動(dòng)不便的老人完成排便、穿衣、翻身、屈膝等動(dòng)作，在智能床的設(shè)計(jì)中增加濕度感應(yīng)器，通過對(duì)空氣中水分的接收達(dá)到閾值后產(chǎn)生提示反應(yīng)以幫助老人排便;其次是床椅的轉(zhuǎn)換，變成輪椅后可轉(zhuǎn)向、移動(dòng)、升降等，對(duì)于在床上排便會(huì)有心理排斥感的老人也可通過輪椅移動(dòng)到衛(wèi)生間，升高到蹲便器上，變形輪椅以幫助老人排便，增加老人的自助方便性，照顧老人心里感受;最后就是為老人沐浴提供幫助，必須做到自動(dòng)調(diào)節(jié)高度，保障老年人不會(huì)溺水，自動(dòng)為老人沐浴，保證老人舒適度;還要配備專業(yè)護(hù)理功能，改善人體機(jī)能。而作為人工智能，除了基本的功能外，還要具備人為學(xué)習(xí)、積累、總結(jié)的能力，再結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)將老人的各項(xiàng)健康指標(biāo)數(shù)據(jù)上傳致智能養(yǎng)老家居系統(tǒng)終端，為社區(qū)養(yǎng)老服務(wù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為子女關(guān)心老人身體健康提供途徑。智能護(hù)理既能照顧老人的感受，為老人提供專業(yè)護(hù)理，還能節(jié)省人工護(hù)理成本。

智能管家：在人工智能機(jī)器人的系統(tǒng)中編輯各種處理日常家政服務(wù)的編碼程序。智能管家致力于圍繞老年人的家庭生活，提供定制化的服務(wù)，像一個(gè)真正的“管家”一樣。它能服從老年人發(fā)出的各項(xiàng)指令，比如烹飪適合老人的美食、打掃家庭衛(wèi)生、調(diào)控房屋溫度光亮、監(jiān)測(cè)家庭安全隱患、提供老年娛樂服務(wù)、維系親情互動(dòng)等，這些都由人工智能技術(shù)開發(fā)完成，為方便老年人使用，只需像與人交流一樣發(fā)出指令即可;同時(shí)智能管家還可以進(jìn)行有針對(duì)性的聊天和情感交流，利用人臉識(shí)別算法和人臉表情識(shí)別算法分析人的情感，最后讓智能管家模仿真人類做出不同的情感表達(dá)，達(dá)到人機(jī)交互、情感交流的功能，對(duì)老年人起到一定的精神疏導(dǎo)作用;如果在此過程中遇到不明白的指令或語言，智能管家可以通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、積累、總結(jié)，實(shí)現(xiàn)自我提升，從而讓老人的晚年生活變得舒適又多姿多彩。

智能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：老年人的健康監(jiān)測(cè)與疾病預(yù)防模塊也是設(shè)計(jì)智慧養(yǎng)老系統(tǒng)中的核心問題。將人工智能設(shè)計(jì)的STM32F4主控芯片與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合研發(fā)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)鑲嵌在養(yǎng)老家居中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老年人的健康狀態(tài)，如血壓、心率、溫度等，能極大的避免突發(fā)性疾病的危害，同時(shí)也能提高養(yǎng)老產(chǎn)品的質(zhì)量和拓展產(chǎn)品更高的市場(chǎng)。該健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在硬件方面采用了意法半導(dǎo)體的STM32F405RGT6處理器作為系統(tǒng)的主控、SIM800C模塊作為遠(yuǎn)距離控制數(shù)據(jù)鏈，終端在子女手機(jī)上，能第一時(shí)間接收到相關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)。相關(guān)監(jiān)測(cè)模塊有氣體檢測(cè)模塊，利用氣體傳感器可以檢測(cè)老年人周圍一氧化碳、液化氣等有毒氣體;還有生理參數(shù)檢測(cè)模塊，可以檢測(cè)心率、血壓參數(shù)，并可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行老年人身體狀態(tài)的跟蹤對(duì)比;另外還有溫濕度監(jiān)測(cè)模塊，可以對(duì)老年人居住環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)超高設(shè)定值時(shí)就會(huì)觸發(fā)警報(bào)。該智能養(yǎng)老健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從外部環(huán)境、老年人自身等因素考慮，達(dá)到了全面保護(hù)的作用，讓在外的子女能實(shí)時(shí)關(guān)注老人健康，可以放心的工作。

智能防跌倒系統(tǒng)：老年人通常具有活動(dòng)不便、腿腳不靈活等問題，可能會(huì)出現(xiàn)不慎跌倒、摔倒等行為。為此就需要識(shí)別跌倒的方法，可通過紅外探測(cè)技術(shù)、高清影像采集技術(shù)、支持向量機(jī)的閾值分析人體跌倒的行為以及動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)圖像?；赟VM的閾值分析需要先進(jìn)行閾值的設(shè)定，將跌倒行為分為失重、撞擊、靜止三個(gè)階段，每個(gè)階段都設(shè)置了不同的閾值，并都由上一階段行為觸發(fā)。對(duì)于出現(xiàn)第一階段后，快速得出運(yùn)動(dòng)軌跡，得出是否跌倒的結(jié)論，最后決定是否給出預(yù)警，擁有該系統(tǒng)的機(jī)器人則可決定是否給出援助，防止老人跌倒。最后還得利用支持向量機(jī)用于區(qū)分跌倒行為和日常行動(dòng)行為，對(duì)于老年人正常臥床、休息等日常行為則不必進(jìn)行提醒。

智能洗衣機(jī)：在洗衣機(jī)中采用自主研發(fā)的智能感知系統(tǒng)，具備獨(dú)立思考和學(xué)習(xí)的能力，老人可通過一鍵啟動(dòng)無需其他操作，洗衣機(jī)根據(jù)感知自動(dòng)洗衣，并且安裝人工智能語音，可根據(jù)用戶習(xí)慣及要求回復(fù)用戶，實(shí)現(xiàn)AI語音智慧洗;同時(shí)能根據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)提供故障自診斷服務(wù)，分布式語音交互解決方案，對(duì)于需要技術(shù)人員修理的問題可自行通知售后維修人員。

三、結(jié)論

人工智能是社會(huì)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，養(yǎng)老服務(wù)是社會(huì)發(fā)展中產(chǎn)生的需求，兩者結(jié)合下的智能養(yǎng)老家居系統(tǒng)迅速發(fā)展，并在市場(chǎng)推廣和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下，促使人工智能和養(yǎng)老產(chǎn)品同時(shí)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，充分解決老人需求問題的同時(shí)大大提高了老人滿意度，緩解了子女壓力，維護(hù)了社會(huì)穩(wěn)定，并促進(jìn)了科技的進(jìn)一步發(fā)展。

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