人工智能在老年护理机器人中的应用
老年护理机器人已迅速引起全球范围普遍关注，特别是欧洲和亚洲发达国家。大多数主流机器人研发机构和大学热衷于开展和家庭保健相关的智能机器人项目，寻找刚性需求。随着现代医疗水平的提升，人类的寿命延长已经成为不争的事实，然而也引起全球人口老龄化问题日益凸显。据统计，2017年全球60岁及以上老年人有9.62亿，预计2050年将增长至21亿人，2100年有望突破31亿人。在美国，医疗保健行业拥有多达450万专业医护人员和勤杂工。老年陪护服务市场逐年增长，从事护理的熟练技工供不应求。各国政府和科研机构已经将目光开始转向“智能机器人”，期望通过开发各种不同需求的老年护理机器人来填补这一巨大人力资源空白。与其他服务类机器人市场相比，老年护理机器人尚未成熟，但人工智能（AI）已成功涉足于该领域，从长远发展来看，其前景令人期待和鼓舞！关于老年护理机器人应用的几个问题：目前在老年护理机器人中AI技术应用程度如何？AI将如何应用？应用AI的未来发展方向是什么？在这方面已取得了哪些进展？目前，老年护理机器人仍处于整个市场生命周期的初始阶段，AI技术在老年人现实生活中的应用场景仍然很局限。关于AI产品的社会影响，尤其是在老年人中的接受度，存在一些"硬伤"问题，过于复杂和功能面面俱到。期待陪护机器人为老人生活带来便利，但同时兼顾对老年人身心健康可能产生的伦理道德风险。因此，老年护理机器人产品的开发需要遵循“机器人伦理准则”。在老年护理机器人中AI应用可分以下几类：目前市面上的产品主要集中在认知计算和机器学习，突出机器人助手和老年护理的功能。未来应用还应包括深度学习、机器学习和计算机视觉，用于人体姿态评估、学习行为模式和主动提供活动建议等。应用现状IntuitionRobotics开发的ELLI.Q成立于2016年的以色列初创公司Intuitionrobotics开发了一款基于人工智能的“老年机器人伴侣”，取名Elli.Q。Elli.Q通过机器学习和计算机视觉，能主动和老人家进行互动交流，提供娱乐和活动建议，并监测老人健康状况和居住环境。例如，Elli.Q可提醒老人定时服药，预约出租车方便出行；提醒老人日常安排(如拜访朋友），并根据计划提出相关建议（如询问老人家去朋友家之前是否需要准备些什么）。2017年，Intuitionrobotics获2000万美元融资，最近又获得一笔融资，是由日本丰田人工智能风投公司（ToyotaAIVentures）领投的1400万美元。孩之宝开发的机器猫“JoyforAll”自2016年起，美国玩具制造商孩之宝（Hasbro）上市了一系列伴侣机器人。这些机器人的能力有限，内置传感器仅能对运动和触觉产生感应。2017年11月，布朗大学科学家获得了美国国家科学基金会100万美元资助，与孩之宝开展合作，计划将AI应用到“JoyforAll”机器猫上，辅助老年人护理。该项目取名白羊座（AffordableRoboticIntelligenceforElderlySupport，ARIES）。未来三年，研究人员计划为孩之宝的机器猫开发机器学习和计算机视觉等功能，使白羊座机器猫能识别和记录房子里的重要物体，同时帮助老人记住重要事情并加强安全防范提示。应用前景埃森哲LiquidStudio的埃森哲平台位于伦敦的埃森哲LiquidStudio声称已开发了AI“埃森哲平台”，可以学习用户的喜好和行为，并主动为70岁以上的老年人日常活动提供建议。据称该平台可以帮助护理人员检查病人日常活动，是否按时服药或对护理人员提出具体要求。埃森哲表示，该平台还可以记录客户行为，如睡眠或作息时间；在出现行为异常时，对护理护人员发出提示。护理机器人通过深度学习进行人体姿态评估老年护理机器人可通过人体姿态检测对事故或跌倒做出迅速反应。日本丰桥技术科学大学的研究小组通过深度学习，对老年护理机器人双镜摄像系统收集的深度数据进行分析，完成不同人体姿态的评估。尽管目前需要对大量数据进行分析才达到令人满意的应用效果，但该技术已利用计算机图形和运动捕获技术生成有效数据，后续进展值得关注和期待。在老年护理中AI技术应用和伦理问题老年护理机器人已迅速引起全球范围的普遍关注，特别是欧洲和亚洲发达国家，因此，大多数主流机器人研究机构和大学都热衷于开展与家庭保健相关的研究。德国弗劳恩霍夫研究所（FraunhoferInstitute）正在进行Care-O-Bot项目，日本机器人协会、中国和韩国也都有各自老年护理机器人在研项目。目前，老年护理机器人的AI应用仍处于萌芽阶段，在完全替代人工护理之前，仍需要解决诸多技术和伦理问题。联合国教科文组织的世界科学知识与技术伦理委员会（COMEST）发布报告，表达了对于人工智能在老龄护理技术应用方面的关注。该报告指出，保护人类尊严和隐私也适用于未知的智能机器人领域。相关伦理风险涉及安全、隐私、诚信、尊严和自主等诸多方面，比如：如果一个老年护理机器人提醒病人服药，病人可能因合理原因而拒绝服药，机器人需要知道此时该怎么办。目前的人工智能技术，这仍是困难和挑战之一；另外，机器人认为要防止老人发胖，因而禁止其摄入高热量食物，是否合理？也可能是另一种情况，监护人遥控机器人对老人进行约束，从而导致道德和法律上的潜在隐患。现阶段，老年护理机器人产品开发主要着眼于应用AI技术提升家庭机器伴侣的基本能力。未来，在老年护理机器人的应用中，AI将集中提高老人的生活质量、独立性、个性化陪伴、健康监控和疾病治疗等更高端智能服务的开发。智能机器人关键技术及应用
智能机器人关键技术及应用
文：2017年第一期
机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。相对于传统机器人简单、重复性劳动来说，智能机器人是更智能化、柔性化、信息化的机器人。狭义上，智能机器人将智能传感技术与机器人技术相融合，使机器人可以更加准确、完全的感知外部信息，做出正确决策，并基于多传感器融合信息对环境进行智能判断和快速反应。广义上，在制造业，通过建立数字化智能无人工厂，将机器人作为核心智能感知和作业单元，实现与加工、装配、物流、仓储等生产作业系统的泛在感知与无缝集成；在非制造业，将新兴技术与机器人技术深度融合，实现人类在智慧城市享受智慧生活所带来的极致体验。因此，智能机器人代表了机器人未来的趋势和发展方向。
智能机器人关键技术发展 目前，机器人已经广泛应用于人类生产和生活中，随着人工智能、机器人、传感器技术的不断发展，机器人已经由传统的在线示教工作模式向智能工作模式方向发展。视觉技术的进步使得机器人可以实现对作业对象的位置识别、姿态识别，甚至获得作业对象的三维特征；力控制技术的发展使得机器人对作业对象有了更精准的触觉反馈，实现更精细的操作；人工智能的发展使得机器人可以在动态环境下具有更好的规划与决策功能，并可以支持多个机器人协同作业，完成特定任务；人机交互技术的进步使得机器人和操作者之间能够以语音等方式进行更自然交互；网络技术的发展使得机器人成为智慧工厂的智能设备，程故障诊断与设备维护。随着技术的提升，机器人的功能、性能及可靠性不断增强，具备更高的柔性和智能，能够完成复杂的工作和精细作业，这是机器人在技术上能够胜任大批量替代人的先决技术条件。
未来智能机器人的关键技术发展主要集中在以下方面：
（1）机器人机构优化设计技术
高负重比轻量化手臂、中空手腕设计、一体化关节、新型仿生机构设计等技术。
（2）高性能运动控制技术
人机安全伺服驱动、软PLC、动力学控制、高速高精度轨迹规划与控制及多机器人协调等技术。
（3）智能人机交互技术
离线编程、三维仿真、VR、声音和手势识别、生肌电检测等技术。
（4）智能感知认知和人工智能技术
视觉识别与定位、力控制技术、远程故障诊断、语义理解和深度学习等技术。
智能机器人产品主要发展方向
公共服务机器人 公共服务机器人正在越来越广泛的被应用，在餐厅、银行、医院、政府等公共场所中，服务机器人正逐步成为更加贴近人类的工具，在应对解决劳动力下降、实现安心安全社会、创建便利和幸福生活等诸多问题中发挥作用。急需开发送餐机器人、酒店服务机器人、迎宾展示机器人、导购机器人等系列化产品，在餐厅、酒店、购物中心、展馆等行业实现推广应用。
医疗康复机器人 医疗康复机器人具有精细化、智能化、微创化的特点，可以更精确地诊断症状，科学分析病理，降低人工操作失误，并可以减少患者痛苦，使患者恢复速度加快。由于医护人力相对缺乏，医用机器人作为新兴医护手段具有巨大的发展潜力。急需开发面向医疗辅助、康复健身等应用的骨科牵引机器人、送药机器人、远程医疗机器人、上下肢康复机器人等系列化产品，在医院、康复中心等机构实现示范应用。
养老助残机器人 全球人口老龄化及伤残人士的社会保障和服务、医疗看护人员和设备严重不足，对辅助和护理的社会压力以及高素养医护人员的缺乏导致的供需矛盾，从多方面给社会带来巨大的压力和挑战。养老助残机器人技术与应用将使银发一族、伤残人士获得更及时的照顾、更贴心的陪护、更科学的康复保健，过上更有尊严的生活。急需开发面向养老助残应用的智能情感陪护机器人、床椅一体化机器人、护理机器人、助行机器人等系列化产品，在养老院、福利院、家庭等实现示范应用。
新一代机器人 面向新兴制造业的需求，新一代机器人以克服传统固定基座机器人的局限，提升制造过程的柔性，以柔性装配、多机器人协调等复杂作业为目标。国外发达国家和优势机器人企业纷纷开展在该领域布局，以抢占未来机器人产业技术制高点，急需开发面向电子、医药等新兴制造业的复合型机器人、一体化多关节柔性机器人、双臂机器人等系列化产品，实现推广应用。
工业机器人智能应用工艺软件 随着机器人在工业应用领域的不断扩展，客户产品的不断升级换代，以及对产品加工工艺和精度要求的不断提升，对于机器人智能化的要求也越来越高。我国工业机器人产品与国外的差距主要体现在高端智能应用方面，急需开发针对于焊接、加工、装配、喷涂等高端行业的专用工业软件包，完成在典型行业的产业化推广。
智能机器人潜在应用市场 未来，随着技术的提升，机器人的功能、性能及可靠性不断增强，具备更高的柔性和智能化，能够完成各种复杂的任务和精细作业，所以其应用领域也在由汽车等传统领域向新兴领域不断进行扩展。
（1）服务行业：公共服务机器人、医疗康复机器人及养老助残机器人
产品特点有：采用视觉、力觉、激光、超声、红外等多种传感器信息融合提高机器人的智能程度，具有自主导航定位、路径规划、自主避障和人机交互等功能。
典型应用有：展示、引导、讲解、端物品、人员识别与判断、医疗辅助、康复健身及情感陪护等。
（2）新兴制造业：柔性多关节机器人、复合型机器人及双臂机器人
产品特点有：满足安全、快速、易用以及高柔性的操作需求，具有高速度，高精度，小型化等优势。
典型应用有：精密组装、部件分拣与装配、生产线自动化上下料、物流运输、及设备维修、检测与清洁等。
（3）航空、航天领域：智能工业机器人协调作业系统
产品特点有：可以实现对于具有自由曲面的大尺寸工件的三维建模与机器人最优作业轨迹规划，完成大尺寸工件的精确作业，可实现多机器人同时无人化作业，提高作业效率。
典型应用有：工作站维修、大部件喷涂、焊接、加工作业等。
（4）物流运输领域：室外AGV、重载AGV及激光导引AGV系统
产品特点有：可以实现室内、室外复杂环境集装箱等重载物品的自动水平转运。
典型应用有：港口集装箱运输、高铁大型部件自动转运、重载工程机械物料运输等
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