家用智慧機器人的應用研究

2020-12-05 風青狐白

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1.本項目的研究意義和價值,國內外研究現狀述評

2.本項目的研究目標、研究內容、主要特色和創新之處

3. 本項目的研究方法、技術路線、總體安排及進度

(限3000字以內)

一、該項目研究的意義與價值,國內外研究現狀評估

1、該項目研究的意義與價值

直至今日,我國的工業產業正在經歷著從人工協助作業到完全自動化的逐漸轉變,以致在發展中出現了諸如"工業智能化","智能工廠",等有關用機器完全取代人工的詞彙.現在,我國現代特殊的工廠已經實現了智能自動化,僅僅需要很少的人工輔助甚至根本不需要人工,而且工廠的效率並不會比全人工的低,並且如果工廠的操作流程科學合理,維護的費用也不會比僱傭人工的費用高.同時為了滿足現代化的產業需求,工業自動化是必然的。普通百姓對智慧機器人的關注和了解已經日益提高,新型多元化經濟市場更成為了推動工業智能化的起爆器。

家用智慧機器人可實現智能健康養老

老年高齡人口已經達到2.48億,隨著我國經濟的快速發展,老齡化社會問題日益突出,其中我國空巢老年人口佔據了主導地位,這一社會現象引人矚目。2012年10月29日,第一屆黨的國家老年智能家庭養老發展戰略專題研討會在北京國家大學舉行,空巢老年約年人佔目前我國近2030年老人臨終前後無家的子女老年老人比重7900萬,獨居和家庭空巢老年老人比重分別超過54%,空巢中年老人家庭養年困難問題又一次重新引起了社會關注。

老人在家中的生活,若有需要搬運的重物,就可以召喚來搬運機器人進行工作。同時,我們認為這種機器人不應該只有一個功能,我們可以將很多的有關養老的功能綜合起來,老人在家的時候能夠很好地監護到他。

2、國內外研究現狀評估

家用機器人大概可以分為兩類:

其中一種是代替家庭成員完成一些繁重後者較為費時的家務。目前這類家庭機器人發展較好的也就是掃地機器人。另外一種是陪伴型機器人,這類機器人在這一兩年的發展較為快速。

國內的研究現狀:

與日美等國家相比,中國在家用服務機器人領域的研發起步較晚。但是近年來,為了迅速縮 小與發達國家的技術差距,搶佔新興服務機器人 市場,中國制定了一系列有利於發展智能服務機 器人的政策。2006年發布的《國家中長期科學 和技術發展規劃綱要(2006-2020 年)》中,智能服務機器人被定位為重點發展的前沿技術和新 的經濟增長點。2012 年,中國出臺《智能製造 科技發展「十二五」專項規劃》和《服務機器人 科技發展「十二五」專項規劃》,發展智能服務 機器人被寫入國家發展戰略。

在政策利好和市場潛力巨大的背景下,中國的家用服務機器人產業開始萌發,並湧現了一些 具有競爭力的公司,如全球領先的家用服務機器 人企業科沃斯。2013 年,科沃斯推出了「地寶九系」智 能掃地機器人。「地寶九系」 功能上跟美國 iRobot 公司的 Roomba 清潔機器人相近,但價格更加低廉。此外,科沃斯還推出了可 以實時監測室內的空氣品質和煙霧的濃度「家寶」系列機器人,和集遠程控制、娛樂、教育、安保等 功能於一身的「親寶」系列機器人。目前,科沃斯公司的產品已成功出口到全球三十多個國家和地區,成為中國家用服務機器人企業走向世界的先驅。

國外的研究現狀:

近幾年 ,各國推出了多款家用機器人 , 如日本富士通的E no n 服務型機器人 , 戶外安全應急指南機器人 玲u RI O ,日本三菱重工的家用型機器人 w ak a m ar u, 韓 國移動運營商SK電信也推出價格更低的家用機器人。到2007年,全球家用機器人數量 已經超過 4 0萬臺。家用機器人與工業機器人完全不同 ,家用機器人既可以充 當家庭保安 ,也可以具備娛樂功 能、清潔功能 。其使用者定位於普通人 ,所以構建一個良好的人機互動平臺就成為一個家用機器人平臺成功的關鍵 。 但是現有的家庭機器人操控方式由於技術不夠成熟和 高成本的限 制 ,存在控制方式單一 、操作不方便、 便攜性差、使用成本高、不易於推廣等不足 ,導致家用機器人的普及受到一 定製約。

智慧機器人在國外的發展可以說是要比國內更加先進和普及,尤其是在製造業的智慧機器人的進展,國外早已出現了一批在國際上較為有影響力的並且知名機器人的公司,對於家用機器人的研究側重點較小,但由於中國機器人起步較晚,如今的技術尚還在去追趕其他國家,特別是日本,在全球機器人行業中,無論在使用、生產函數出口方面,日本一直是全球的領先者。

二、該項目研究的目標,研究內容,主要特點和創新

1、研究目標

(1)研究家用智慧機器人的發展和應用概況

(2)通過分析,合理展望家用智慧機器人的未來

2、研究內容:

(1)我們首先需要知道家用智慧機器人的劃分,通過尋找資源,家用智慧機器人是服務性的,它們是以自主或半自主的方式運作,為人類生活和康復服務。服務型機器人起步晚,但應用的前景非常廣泛,本項目是研究這種機器人。

(2)對發展"服務類家用搬運機器人"的調查分析

我們團隊為了深層了解家用智慧機器人對人們觀念的衝擊,以及人們對機器人的了解,進行了一系列的問卷調查,全力調查了周圍幾乎所有人的情況。通過分析,我們繪製了線狀圖以及餅狀表,可以看出84%的參與者認為我國應該在該行業投入更大的精力,而更有40%的人認為我國非常需要這樣做。從中可以看出,大多數人認為"智慧機器人"將是未來比拼綜合國力的焦點,甚至可能是未來世界發展的趨勢所在。

為了了解家用智慧機器人對其知曉和發展的看法,從進行的問卷調查中可以明顯地看到,84.41%的被調查者認為,我國現在需要大力開發"智慧機器人"。

3、主要特點

現在,則需要一種真正實用的智能健康養老機器人。

1、設計智能健康養老機器人所用到的技術、工具

該機器具有先進的人體感應系統,遠程攝像頭監控系統,聲源定位系統,語音識別系統等。

2、智能健康養老機器人的功能

智能養老機器人機器人主要的作用在於家中監護老年人,陪伴空巢老年人,照顧家庭中的一些需要,從而緩解空巢老年人的社會問題。

(1)安全監護

通過與老人子女的手機相連接,而機器人可以時刻監控老人的生活狀態,老人突然摔倒或者昏迷,甚至檢測中周圍對老人有危險的事情出現,機器人都可以通過事故的聲音和家中的圖像,及時向老人的子女反映,將家中的實時狀況發生給他們,讓他們去判斷老人的狀況。

健康控制

通過一定的設置,機器人可以按時提醒老人吃藥。每過一段時間,通過專業的技術,對老人的血壓,心率。體溫進行測量,並將這些數據時刻發送到老人子女的手機中,老人也可以很清楚的知道自己現在的生命體徵。

生活服務

當老人需要任何與電器有關的服務,只需要開口吩咐,機器人就可以直接操控這些與自己相連的智能家電。在老人需要搬運一些重物時,只需要在機器人旁邊輔助一下,就可以完成搬運。

設想,未來的生活裡到處都有這樣一個機器人,我們能想像到這件事所對每個老人造成的巨大影響:(1)孤寡老人除了照顧子女外,還有一個"陪伴者",可以和自己聊天、娛樂、幫助自己,照顧起居,老人孤獨的感覺將大大降低;(2)發展人員注重完善安全監測功能,可時刻檢查老年人的體質指標,實時向他們子女發送體質指數,同時老年人也能很好地了解體質指數。機器人也能處理突發事件,如老人的昏迷,或者跌倒等,保障老人的安全。(3)衛生管理功能可使老年人的身體狀態更加明晰、透亮,減少意外事故的發生;

對此,我們也進行了有關智慧機器人相關功能的調查問卷。通過整理問卷的數據,我們發現大多數人們包括一些老人非常期待家用智慧機器人的出現,並建議機器人可以在以後開發出更多更人性化的功能。該類機器人可能隨著技術的完善,逐漸成為家庭保姆,甚至變成"機器人管家"。而通過另一種的問卷調查,我們發現有87%的人認為該類機器人對老人的幫助是巨大的,他們都表示如果自己的資金充足的話,很可能會在機器人問世之後,購買一臺給自己家中的老人。

4、創新點

目前,雖然中國服務機器人開始起步晚,但可以預測到一旦這種機器人技術成熟,那麼必然有一個廣闊的市場。家用服務機器人由於其工作場合、服務對象、從事任務的特殊性,其設計要求相對其他機器人有很多不同。通過對這類機器人發展的前景和情況進行研究,有利於了解這個產業在將來會有什麼發展。就此,我們做出了一些創新性的研究,在爭取到某些公司的允許,我們的小組成員將在該公司實習一段時間,切身體會家用智慧機器人的魅力和發展,並利用我們的專業知識儘可能的對該公司的高層提出一些建議,在通過他們的反饋,分析我們研究的不足。

三、研究方法、技術路線、總體安排及進度

1、研究方法:

(1)文獻法

收集並整理目前關於國內外有關家用搬運機器人的資訊和發展動態,並查閱與該行業相關的研究。

(2)行動研究法

如果可以的話,我們打算去實地勘察。找到一家經營家用機器人的公司,經過允許,我們去進行一定的調查並選出幾名成員進公司進行實習,並採訪其中的工作者或者經理。通過訪談,我們不僅了解了行業更深層次的發展狀況,更鍛鍊了小組成員社會實踐能力。

(3)經驗總結法

充分利用自己的專業優勢,分析家用搬運機器人的製造。

2、技術路線

3、總體安排及進度

(一)課題的準備階段():

收集資料,學習理論,實地調研,掌握課題研究的方法。

(二)初步實施階段():

(1)到圖書館和網絡上查閱相關文獻,並將研究結果進行反覆論證。

(2)通過一段時間的課題研究之後,及時進行階段性反思和小結.

(3)製作一些針對性的調查問卷,對身邊人及其周圍人進行調查

(3)盡力爭取可以去相關經營家用機器人的公司,經過允許,我們去進行一定的調查,並採訪其中的工作者或者經理。

(三)系統實施階段():

完善並梳理我們對於智能家用機器人應用發展的研究,進行中期評估。

(四)總結階段():

整理有關資料,撰寫結題報告,邀請導師進行結題鑑定。

1.與本項目有關的研究工作積累和已取得的研究工作成績、研究成果

2.主要參加者的學術背景和研究經驗、組成結構(如職務、專業、年齡等)。

3.完成項目的保障條件(如研究資料、實驗儀器設備、研究時間及從其他渠道已得到、已申請或擬申請的經費情況及金額等)

[1]程子真,張琪,甘燕玲.機器人在老年人家庭護理中的應用研究進展[J].護理學報,2019,26(09):42-45.

[2]王哲,馮曉輝,李藝銘,莊金鑫.智慧機器人產業的現狀與未來[J].人工智慧,2018(03):12-27.

[3]方勵偉.家用機器人的美好時代[J].產城,2018(03):70-73.

[4]李沐曈.家用機器人的人工智慧研究[J].電子世界,2017(23):62+64.

[5]王田苗,陳殿生,陶永,李劍.改變世界的智能機器——智慧機器人發展思考[J].科技導報,2015,33(21):16-22.

[6]李強.智能家用機器人[J].科技信息,2013(22):273-274.

[7]李文靜. 家用搬運機器人控制系統的設計[D].大連工業大學,2013.

[8]王有盛.淺析家用智慧機器人的應用及發展前景[J].現代信息科技,2017,1(2):110-113,122. DOI:10.3969/j.issn.2096-4706.2017.02.047.

[9]求文星,李超,範國星.家用智慧機器人市場分析[J].牡丹江師範學院學報(自然科學版),2020,(1):11-15.

[10]李進,韓東起.智慧機器人家用吸塵功能的設計與實現[J].科技創新導報,2009,(5):6. DOI:10.3969/j.issn.1674-098X.2009.05.005.

2、主要參加者的學術背景和研究經驗、組成結構(如職務、專業、年齡等)

3、可行性分析:

對於家用智慧機器人的研究肯定不會少,並且在我們周邊也存在著不少相關家用智慧機器人的公司,我們可以調查的範圍很大。

綜上,本課題在經費、人員、設備、時間上都具備全方位的支持,能夠保障課題順利有序開展。

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