陪伴机器人行业发展现状分析及展望

陪伴机器人行业发展现状分析及展望(北京理工大学珠海学院工业自动化学院广东•珠海519000)摘要:陪伴机器人,一种新型的多功能服务机器人,陪伴儿童学习、生活、娱乐。具有服务、安全监测、互动和多媒体娱乐四大功能。同伴本文介绍了机器人的定义和发展前景,分析了服务机器人在国内外的研究现状,讨论了当前服务机器人关键技术领域的研究,最后给出了未来的发展方向和趋势研究服务机器人。关键字:智能陪护机器人、智能控制Abstract:Escortrobot,anewtypeofmulti-functionalservicerobot,auxiliarytotheoldlife.Characteristicsofservices,securitymonitoring,interactiveandmultimediaentertainmentfourbigfunctions.Companionrobotswereintroducedinthispaperthedefinitionanddevelopmentofprospects,analyzestheresearchstatusofservicerobotsathomeandabroad,thecurrentservicerobotsarediscussedthekeytechnologyinthefieldofresearch,finallyshowsthetrendoffuturedevelopmentdirectionandresearchservicerobot.Keywords:intelligentescortrobotandintelligentcontrol引言家用陪护是一个巨大的市场，现在我国60岁以上老年人数量已经超过2个亿，占总人口的14.9%。到2020年，我国老年人数量将达到2.43亿，占比将超过17.2%。老龄化的加剧和典型的“4-2-1”中国家庭结构，为能够提供情感交流、儿童陪伴等服务功能的智能陪伴机器人奠定了巨大的市场基础。针对老龄化社会的潜在需求,多家企业不约而同在各自展位的显眼位置展示研发的养老陪护机器人,他们或卖萌与人对话,或跳“小苹果”机器人舞,憨态可掬之余,颇具智慧管家的“未来感”。本文对陪护机器人技术的市场现状和关键技术及其未来发展进行了综述。1国内外陪护机器人的现状深圳市鼎盛智能科技有限公司研发的“ibotn儿童陪伴机器人”小i卫士和小i书童就是呆萌的企鹅外形，高540mm，深受儿童群体喜爱，其外观也获得德国IF工业设计大奖。ibotn机器人主打儿童看护、儿童陪伴、儿童教育三大核心功能，集“一键视频”、“远程监控”、“目标跟随”、“危险场景预警”、“哭声预警”、“中英学习”等功能于一体，打造儿童陪伴一站式解决方案。日本早稻田大学的菅野重树教授历时7年时间，为老年人开发了一种“TWENDY-ONE”的陪护机器人，它不仅可以扶持老人起床，还会送饭、喂饭。“TWENDY—ONE”身高1．5米，体重110千克，靠4只走轮自由移动。而且可以自行判断、绕开障碍物。使用者在起床之前只需说一声“扶我起床！”，它就会用双手把人从床上扶起来，并帮助老人坐到轮椅上去。它生有硅胶制成的柔软手指，加上里面灵活的关节可巧妙地完成人手的工作，从生鸡蛋到面包片都可以取放自如。2陪护机器人的市场现状和前景2016年，智能陪护机器人井喷式爆发，作为消费来说，我们看到的现象是，有关智能陪护机器人的产品和品牌逐渐增多，机器人更多的走进家庭，这也标志着人工智能技术的又一次进步。上世纪中旬，日本由于劳动力的不足，一直致力于研发人形机器人，最初，日本的机器人行业以工业机器人为主，后来由于人口老龄化问题严重，逐渐向服务型和娱乐型拓展。1999年，日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)，当即销售一空，从此娱乐机器人成功迈进普通家庭。2015年，被视为人工智能元年，从硅谷到北京，人工智能热悄然兴起，从工业机器人到服务机器人，从单功能到多功能，从工业领域到多领域，人工智能发展在不断提升与完善。如今大数据时代下的“人工智能”一定会席卷而来，智能机器人经过短暂的2-3年发展，已经逐渐被家庭接纳。其中，智能陪护机器人也是我们接触到最多的机器人，到底什么在推动儿童机器人市场的发展呢?陪护机器人之所以能够取得快速发展，在笔者看来主要有以下三个方面的原因。根据ZDC互联网调研中心截止2016年9月的数据显示，在机器人产品用户关注度分布占比中，陪护型机器人用户关注度高达32.2%，工业机器人占比22.6%，服务机器人占比18.8%，特种机器人占比17.2%，包括其它类型的机器人占比9.2%。陪护型的关注度已经位居首位，如果算上服务型机器人，总关注度达到了51%，由此可见，关注与购买机器人产品的用户中有一大部分是选择了陪护机器人。从调查数据中我们可以看到，在用户层面最受关心的是陪护机器人，通过用户树状图可以看到使用陪护机器人用户中绝大部分是零零后群体，虽然他们本身不具备购买力，但他们背后的家长恰恰是以80后为主的职场主力军。80后对下一代的教育有两个鲜明的特点，其一是婴幼儿智能启蒙教育、其二是场景式陪伴，而陪护机器人正好具有这些功能。其次是需求问题，据统计，目前中国有56%的空巢家庭，将近7000万的留守儿童，即便是生活在一起的父母和孩子交流的机会也偏少。而智能机器人可以借助网络打破空间的界限，营造一种更有科技感的陪伴体验。我们知道儿童成长最大的痛点是缺少父母陪伴，陪护机器人能弥补孩子孤独成长的遗憾，具有情感替代作用，与此同时也解决了父母工作和家庭难以两全的矛盾，这是陪伴机器人市场近年来逐渐兴旺的重要原因。当前，随着人工智能技术以及人脸识别、视频交互及安防技术与家庭机器人主要应用场景高度耦合，不断衍生出各种类型的智能化产品，为用户提供良好的使用体验，而儿童机器人便是其中一种，孩子在儿童机器人的陪伴下同样很快乐。根据2010年中国第6次人口普查结果显示，我国0～14岁儿童超过2.2亿，这批人中的绝大部分就是我们常说的零零后。二孩政策放开后，每年新生婴儿可达到2000万以上，许多父母也越来越愿意为孩子的成长和教育花钱。3陪伴机器人的系统构成本类机器人主要由机器人本体的机械结构，影像处理系统，控制系统，语音辨识处理系统，机械手，和各类传感器等构成。3.1机器人的本体机械结构机器人的机械结构在各种驱动．传动装置及控制系统的协同配合下，在确定空间范围内运动。3.2机器人的控制系统机器人的控制系统即计算机控制系统。控制方式为智能控制方式：通过传感器获得周围环境的知识，并根据自身内部的知识库作出相应的决策。而控制策略主要为传感器控制，触觉控制，视觉控制，听觉控制和自适应控制。3.3传感器本类机器人功能强大，而相应的，其使用的传感器种类也相当多。主要有温度传感器（感觉温度，从而作出天气冷热的结论），视觉传感器（对文字，图像和景物等的识别），触觉传感器等。通过不同传感器信息的互相补充来获得外界完整的信息，了解老人的情绪变化，以便作出相应的反应。3.4基于神经网络信息融合的智能系统由于护理关爱型机器人对机器人的反应能力要求很高，需要机器人在接收到老人的情绪变化的信息后迅速作出反应，因此需要人工神经网络。人工神经网络进行信息存储的最大优势在于：大规模的并行处理和分布式信息存储，良好的自适应性，自组织性，以及很强的学习功能，容错功能力。4陪伴机器人的未来展望国高端智能机器人展览会在深圳开幕。据了解，这是高交会史上第一次设立高端期机器人分会场。移动机器人、安防机器人、太空及工业机械臂、医疗手术机器人、个人服务机器人于此地展出。近年来国内机器人迎来了不错的发展机会。过去5年间，中国机器人市场的发展保持了年均30%以上的高速增长。快速发展之下自然离不开政策的支持，机器人被明确写入了十三五规划。在《中国制造2025》，围绕实现制造强国的战略目标，明确了9项战略任务和重点，其中包括机器人等十大重点领域。平安证券分析师余兵指出，目前国内工业机器人的发展主要集中在汽车、装备应用行业，食品加工等服务类机器人虽有加速增长，但国内真正运用机器人的服务型企业数量不足1%。预计中国工业机器人在2015-2018年的销量将保持25%左右增长率。此外，也有多家券商分析指出，国内服务型机器人目前存在空缺，在老龄化趋势下，未来医疗护理型机器人、康复新型机器人也将迎来发展机会。陪护机器人的开发研究取得了举世瞩目的成果，未来智能机器人技术将沿着自主性、大数据、智能通信和适应性三个方向发展。5结论随着时间的变迁，技术手段的也在飞速发展，越来越多的行为与工作可以由机器人替代恐怕是不可阻挡的大势。更多细致的陪护机器人将被开发出来。人工智能的进步，机器人也变得越来越聪明，他们能做的事情也越来越多。服务型机器人将在充斥的人们的各个方面，到那时候，陪护机器人需要做到的是更给力，更人性化。参考文献[1]王田苗,陶永,陈阳.服务机器人技术研究现状与发展趋势.中国科学:信息科学,2012,42:1049-1066[2]GannotS，BurshteinD，WeinsteinE.SignalEnhancementUsingBeamformingandNonstationaritywithApplicationstoSpeech.IEEETransactionsonSignalProcessing,2001,49(8):1614-1626[3]LiuPX,MengMQH,LiuPR,etal.AnendtoendtransmissionarchitecturefortheremotecontrolofrobotsoverIPnetworks[J].IEEE/ASMETransactionsonMechatronics,2005,10(5):560-570.[4]SimKB,ByunKS,HarashimaF.Internet-basedteleoperationofanintelligentrobotwithoptimaltwo-layerfuzzycontroller[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2006,53(4):1362-1372.