浅析家用智能机器人的应用及发展前景

  • 投稿
  • 更新时间2018-05-22
  • 阅读量21次
  • 评分0
  • 0
  • 0

  摘要:人工智能的迅速发展将深刻改变人类社会生活、改变世界。本文旨在通过调查人们对家用智能机器人的了解程度,以及对家用智能机器人的调查研究,针对其外形构造、功能特点、生活影响等进行分析,对奥开信息科技公司CEO王博士进行了专访,得到了专业指导。从而估测智能机器人的发展前景以及其如何改变人类的生活,进一步分析人工智能在人们生活中更深层次多角度的用途。


  关键词:家用智能机器人;空巢老人;生活影响;发展前景


  中图分类号:TP242.6文献标识码:A文章编号:2096-4706(2017)03-0110-05


  0引言


  机器人曾经只出现在动画片、电影之中,可如今,机器人已走入人们的生活中。虽然现在智能机器人尚未完全融入人类生活,但扫地机器人、Siri、机器人服务员等智能机器人大家可能都已习以为常了。本文采用访谈专家、问卷调查、查阅文献资料等方式,旨在研究人们对家用智能机器人的了解程度、家用智能机器人的功能和对人们生活影响,从而估测家用智能机器人乃至整个智能机器人行业的发展前景。


  1智能机器人的概念及分类


  1.1概念


  我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人,它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的类似人的机器。智能机器人是一个在感知、思维、效应等方面全面模拟人的机器系统,外形不一定像人,它有个相当发达的“大脑”——中央计算机。学术界普遍认为智能机器人至少要具备三个要素:一是感觉要素,用来认识周围环境状态;二是运动要素,对外界做出反应性动作;三是思考要素,根据感觉要素所得到的信息,思考出采用什么样的动作。[1]


  1.2智能机器人按用途分类


  智能机器人与普通机器人在用途上有许多相似之处,但因其智能性使得它能做更复杂的工作,完成更高级的任务。智能机器人根据其用途又可分为以下四种。


  (1)工业智能机器人。工业智能机器依据具体應用的不同,通常又可以分成焊接机器人、装配机器人等多种类型。作为具有智能的工业机器人,他们在很多方面超越了传统机器人。在工业自动化生产中应用机器人,可以方便迅速地改变作业内容或方式,以满足生产要求的变化。随着对工业生产线柔性的要求越来越高,对各种机器人的需求也就越来越强烈。


  (2)农业智能机器人。农业机器人的应用不仅能够大大减轻以致代替人们的生产劳动、解决劳动力不足的问题,而且可以提高劳动生产率,改善农业的生产环境,防止农药、化肥等对人体的伤害,提高作业质量。农业机器人的研究开发目前主要集中耕种、施肥、喷药等方面。


  (3)服务智能机器人。服务机器人是以自主或半自主方式运行,逐渐渗透到人们的日常生活领域,能为人类的生活、康复提供服务的机器人。管服务机器人的起步较晚,但应用前景十分广泛,目前主要应用在清洁、救援、娱乐等场合。


  (4)探索智能机器人。机器人越来越多地用于极限探索,即在恶劣或不适于人类工作的环境中执行任务。例如,在水下(海洋)、太空以及在放射性(有毒或高温)等环境中进行作业。[2]


  1.3对发展“智能机器人”的调查分析


  服务机器人在家庭的应用场景很多,包括做家务、运输、娱乐等的机器人。家用智能机器人的特点是能够与人共处,并服务于人的智能机器人系统。


  为了解人们对家用智能机器人的知晓情况和发展意见,从开展的问卷调查分析饼状图我们可以清晰看到,84.41%的受访者认为我国目前需要大力发展“智能机器人”,其中40.37%的人觉得“非常需要”,说明市场的需求很迫切,可见目前绝大多数人已意识到“智能机器人”将会是未来国际竞争及综合国力比拼的焦点所在,同时也是未来科技发展的潮流。


  2家用智能机器人可实现智能健康养老


  2.1“空巢老人”社会现状


  据统计,2015年60岁及以上人口达到2.22亿,占总人口的16.15%。预计到2020年,老年人口达到2.48亿,老龄化水平达到17.17%,其中80岁以上老年人口将达到3067万人;2025年,六十岁以上人口将达到3亿,成为超老年型国家。考虑到70年代末,计划生育工作力度的加大,预计到2040我国人口老龄化进程达到顶峰,之后,老龄化进程进入减速期。[3]


  随着我国经济的发展,老龄化问题日益突出,其中“空巢老人”现象尤其引人关注。2012年10月29日,首届全国智能化养老战略研讨会介绍,空巢老人比例很大,到2050年,我国临终无子女的老年人将达到7900万左右,独居和空巢老年人将占54%以上,空巢老人的养老问题,也再次引发关注。[4]


  2.2智能健康养老机器人“开心”缓解“空巢老人”的社会问题


  2.2.1简介


  北京奥开信息科技有限公司是专注于智能健康养老机器人系统研发的高科技企业。公司成立于2015年9月,创始团队大部分来自清华、北大等国内一流名校。公司主要瞄准养老市场,研发和生产了一系列针对老年人的机器人系统软硬件产品,为越来越突出的国内外养老问题提供全面的解决方案。


  “老人在家的时候能够很好地监护到他,这是一个刚需市场。”北京奥开信息科技创始人兼CEO王博士对此非常肯定的说。现在,他正致力于研发一款真正实用的智能健康养老机器人,机器人的英文名字叫“KASIN”,中文名字叫“开心”机器人,目前原理样机已开发完第三版,预计第四版调试完备即可投入量产。


  2.2.2设计“开心”所用到的技术、工具


  与其他同类型产品,如“天津哈士奇机器人科技有限公司”的“哈士奇·小康”机器人一样,“开心”也具备先进的人体感应、摄像头远程监护、声源定位、语音识别等系统。


  2.2.3“开心”的功能


  “开心”机器人的主要作用是在家监护老人,陪伴空巢老人,从而缓解“空巢老人”的社会问题。“开心”的具体功能如下。


  (1)安全监护。监测老人摔倒并报警,监测老人是否长时间睡眠不起。当老人在家中某处摔倒时,“开心”能够检测到摔倒声音及图像,并及时汇报给老人的子女。若老人睡在床上或坐在沙发上长时间不起,“开心”则会判断出老人处于昏迷状态,再立即将老人的异常状况汇报至子女手机。


  (2)健康管理。吃药提醒、血压测量、心率测量、体温测量。为“开心”设定好吃药时间后,“开心”会定时提醒老人服药,避免老人出现因健忘而忘记吃药的现象。“开心”的感应系统能够监测老人的血压、心率、体温等指标的变化,准确度极高。子女即使不在家,老人也能轻松知道自己的生命体征数值,不再需要他人进行测量。


  (3)休闲娱乐。语音聊天。子女不在家时,空巢老人最怕的便是孤独,若连个说话的人都没有,老人的孤独感便会增加。当空巢老人想要聊天时,“开心”会用幽默风趣、温柔委婉的语言陪同老人聊天,减少其孤独感,提升其幸福指数。


  (4)生活服务。家电管理、自动导航、自动充电。未来的物联网能将智能家电联系起来,“开心”也能与这些智能家电通过无线网络进行连接并对其进行控制。当老人想开关家用电器时,无需亲自动手,只需口头吩咐“开心”,就能实现开关。无论老人在家中的哪个角落,只要没有锁门,“开心”的自动导航系统便能精确地定位自己和老人的方位,时刻陪伴在老人身边。“开心”电量不足时,会自动跑到设定好的充电装置处自行充电,无需口头命令,方便又快捷。


  (5)数据分析。分析老人的心率变化、血压变化并做出科学判断。“开心”在检测完老人的生命体征后,会自动将数值与正常范围进行比对,若超出正常值,“开心”则会提醒老人服药并通知老人的子女。


  2.2.4开心的外形形象及结构特点


  从右图我们可以清晰地看到,“开心”是一款人形机器人,但与真正的人又有诸多不同。它的头部为椭球形,脸部向内凹入,面部为触屏显示器,显示器上的黑点便是摄像头了;在头部两侧圆形区域内有许多小孔,小孔内部配有声音接收器;再看它的身體,胸口写有它的名字“开心”(KASIN),蓝色的U形区域上的八个小孔配有红外接收装置;“肚子”部分有一个小“门”,其实是一个小箱子,可以适当储放一些小物品;“开心”的“脚”为三个轮子,前面两个大轮提供动力,后面一个小的万向轮控制方向,三个轮子形成三角形稳定结构,牢牢支撑着“开心”的身体。另外,“开心”并没有手臂,公司CEO王博士表示:“凭现在的科技制造水平,机械臂结构复杂繁琐,且手臂力度和灵活性不够。若想加大力度,势必会增加机械臂的体积和成本,从而大大增加机器人的整体成本,难以投入市场。”


  2.2.5应用“开心”可能会带来的影响


  “开心”目前还处于研发状态,若将来真正走进我们的生活,不难想象它的影响是巨大的:


  (1)陪伴更多“空巢老人”,老人的孤独感大大降低;(2)安全监护功能能让子女随时了解老人的健康情况,使子女更加放心,增强对老人的安全保障;(3)健康管理功能使老年人身体状况更加清晰化、透明化,减少意外情况的发生;(4)休闲娱乐功能能够使老人的休闲娱乐活动更加丰富,幸福感提升。


  诸如此类的积极影响其实还有很多,相信在不久的将来,“开心”能做到让子女和老人都更加开心!


  2.2.6“开心”还可以有哪些功能?


  目前,“开心”的功能设计只有上述介绍的五种,但根据问卷数据显示,更多的人们希望家用智能机器人的功能更丰富、更能满足他们的需求。


  由图5可知,有91.74%的受访者表示需要有扫地拖地功能,而这一项功能实际上在大多数家用智能机器人中早已具备,而对于老人的精神照顾,例如娱乐游戏、语音聊天等功能,也有50%左右的受访者表示是必要的。由此不难想象,“开心”在养老领域取得成功后,可以具备如上的各种功能,成为“全职保姆”,乃至成为“机器人管家”。更加丰富的功能,更能提高人们的幸福指数和获得感。


  2.2.7人们对“智能健康养老机器人”的看好度


  可见,约87%的人们觉得类似于“开心”这样的智能健康养老机器人会对空巢老人产生帮助,认可其有效性,而认为这类机器人对空巢老人帮助不大的人僅占约13%。由此不难看出,绝大多数的人们也认可了这类机器人。


  3家用智能机器人给人们生活带来的影响调查结果分析


  3.1积极影响


  包括家务活更加轻松(90.83%)、家中娱乐活动更加丰富(46.79%)、安全系数更高(42.2%)等,可见相当多的受访者表示家用智能机器人的积极影响十分巨大,看好家用智能机人。


  3.2消极影响


  凡是有利必有弊,也有不少受访者认为家用智能机器人的使用会带来保姆行业受挫(46.79%)、生活成本更加高昂(45.87%)、使人变得懒惰(其他)等消极影响,这样的担心也的确值得我们去考虑。


  4家用智能机器人发展前景


  4.1多功能化、低价化


  家用智能机器人产品是否成功,一个衡量标准是它是否能进入到千家万户。由上述数据我们可以看到,大多数人希望家用智能机器人的功能更加丰富化、多元化,能够提供更加多样的服务。当然,价格也是老百姓非常关心的问题。科技化程度高了,价格也难免会上去。让我们来看看人们心目中的理想价格吧。


  不难看出,约85%的受访者的理想价格都在1001~10000元,与大多的家用电器价格差不多,这样的价格能够被多数人接受。同时也能发现,当价格低于1000元时,受访者的兴趣并不大,说明人们对于家用智能机器人的价格有自己的心理预期,而且是能够正视价格的。而青睐1001~5000元的人明显多于5001~10000元的人,因此在这样1001~10000元的区间内,价格越低越有吸引力。可见,要想家用智能机器人真正走入人们生活,功能多、科技化程度高还不够,价格这道“坎”也必须能过。


  4.2发展瓶颈


  整个服务机器人的行业虽然现在十分地热、十分地火爆,但真正能够应用到千家万户的产品并不多。是什么制约了这个行业的发展、制约了这么多好技术不能产业化,瓶颈是什么?因为我们面对的是一个非结构化的环境,它进入千家万户必须要低成本化、实用化。


  一个服务机器人的产品要进入千家万户,它必须要解决一些问题,可以说要解决三个矛盾。


  第一,低成本化和高精度的矛盾,具体的解释是,服务机器人的产品因为面对的是家庭的非结构化的环境,它对传感器等方面的要求是非常高的,但是我们的产品要进入千家万户、让老百姓买得起,就必须低成本化。怎么样把高精度的传感器需求能够低成本化应用,这是这个行业必须要去克服的一个矛盾。


  第二,对传感器融合的技术的矛盾,服务机器人产品,包括传感器,对环境的理解和任务决策,它和传感误差、信息不完整的矛盾也是要去解决的。


  第三,实时性与有限资源的矛盾,因为服务机器人是在非结构化场景下工作的,它具有实时性的要求。同时服务机器人又非常小型化,所以它的运算功能智能这块非常有限,所以怎么样去解决机器人产品运算的实时化、信息的实时化与我们有限的资源这方面的矛盾,也是迫切需要解决的问题。


  这是制约着服务机器人产业发展的三个非常需要去攻克的难点或者瓶颈。[5]


  4.3智能机器人发展方向


  目前机器人的研究正处于第3代智能机器人阶段,尽管国内外对此的研究已经取得了许多成果,但其智能化水平仍然不尽人意。围绕未来的智能机器人,以下几点是机器人行业有待发展的技术方向。


  (1)机器人网络化:利用通信网络技术将各种机器人连接到计算机网络上,并通过网络对机器人进行有效的控制。网络化技术包括网络远程操作控制技术等。


  (2)机器学习:各种机器学习算法的出现推动了人工智能的发展,蚁群算法等可以用到机器人系统中,使其具有类似人的学习能力,以适应日益复杂的、不确定和非结构化的环境。


  (3)多机器人协调作业:随着人工智能方法、机器人技术以及多智能体系统等研究的深入,如何组织和控制多个机器人来协作完成单机器人无法完成的复杂任务,在复杂未知环境下实现实时推理反应以及交互的群体决策和操作,已经成为机器人研究领域的新课题,具有重要的理论和现实意义。


  (4)智能人机接口:人机交互的需求越来越向简单化、多样化、智能化、人性化方向发展,因此需要研究并设计各种智能人机接口,如:多语种语音、自然语言理解、图像、手写字识别等,以更好地适应不同的用户和不同的应用任务,提高人与机器人交互的和谐性。[2]


  5结论


  综上可见,老百姓对智能机器人未来的发展充满信心,家用智能机器人也能解决许多社会问题。即使智能机器人目前仍有许多困难难以解决,但我们有理由相信,只要家用智能机器人行业的每一分子都沉下心来聚焦于产品,聚焦于用户的需求和体验,关注于产品的实用性,关注于产品技术突破,那么智能机器人技术健康发展、产品产业化、走入千家万户的日子便指日可待了。


  作者简介:王有盛(2001—),男,江苏省苏州实验中学;指导老师:黄鑫。