发布时间:2026-09-29
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服务机器人简介 1.技术发展和社会应用背景 科技的发展一直以为人类的生活服务为宗旨和不断前进的根本动力。随着科学技术的日新月异,人类借助科技的力量发展而来的、为改善人类生活的各项工具也迅速更新换代,智能机器人产品就是在包括信息技术和机械工艺等诸多技术领域发展成熟的基础上应用而生,如今,智能机器人产品已经深入到人类生活和生产的多项领域,在一定范围和程度上,已经为人类提供了多项基于科技发展的智能服务。 服务机器人就是能够为改善人类生活提供服务的智能机器人的一种。服务机器人的应用范围很广,主要从事监护、救援、维护保养、修理、运输、清洗、保安等工作。国际机器人联合会经过几年的搜集整理,给服务机器人作出了一个初步的定义:服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人,它能完成有益于人类健康的服务工作,但不包括从事生产的设备。服务机器人的定位就是为人类的生活服务。 从机器人开源到现今,随着机器人技术的发展,机器人产品应用领域越来越广泛,产业化的发展方向也日渐明显,工业机器人已经开始走向成熟阶段,各种用途的特种机器人也已经实现实用化,正在逐步深入到人们的生活中。随着国民经济不断增高,国人经济水平也快速增长,对生活、工作、娱乐的水平不断提高,要求也多样化,而服务机器人能很好的满足这一空挡。在人类社会不断向前发展的过程中,越来越多的社会性问题也正在逐步暴露,并且正在影响人类的生活,人口老龄化加剧、工业发展和自然环境的抵触等诸多现实问题也厄待解决。 科学技术的发展进步为满足人们日益增长的生活需求和解决发展中遇到的各种问题提供了基础。如今时代,人们在生活、工作和娱乐等方面的多样化需求可以通过科技智能的方法得到满足,而生活方式的改变和社会环境的变化所带来的各种问题,也能够通过技术手段得到妥善的处理,这一切目标,都可以通过集人类高端科技于一体的服务机器人达到。商业服务机器人的发展已经初露端倪,但服 务机器人的市场仍处于发展阶段,远远没有达到饱和程度,服务机器人的发展具有广阔的空间市场。进入二十一世纪以来,人们已经越来越亲身感受到机器人深入生产、生活和社会的坚实步伐,服务机器人的不断发展,既是科技进步服务人类生活的本质体现,也是人类社会依靠科技力量改善生存现状的客观要求。 2.服务机器人的具体分类 服务机器人是机器人家族中的年轻成员,应用范围很广,是人类日常生活中实 医在的新帮手。按服务对象和应用目的不同,服务机器人可以分为以下六类: 疗服务机器人、健康福利服务机器人、公共服务机器人、家庭服务机器人、娱乐机器人和教育机器人。根据使用情况的不同,各种类服务机器人各自应用到不同领域,目前已经应用的服务机器人有:清洁机器人、医用服务机器人、护理和康复机器人、家用机器人、高楼层面壁清洁机器人、消防机器人、监测和勘探机器人等。服务机器人的面世,可以为我们工作、生活、娱乐等带来巨大影响和帮助,也可以为人类代劳繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业,将会成为人类社会的得力助手。 , 医疗服务机器人: 医疗服务机器人主要指能够直接为医生提供服务,帮助医生对病人进行手术治疗的服务机器人,包括外科手术机器人、外科手术导航系统、“少创和无创”诊疗微型机器人等,目前世界上许多国家都积极进行医疗服务机器人的研究,各类型的医疗服务机器人已经成功的完成包括神经脑外科手术、心脏手术、胸外腹腔手术等。已经实现应用的医疗服务机器人的主要类型有护士助手、脑外科机器人、内科机器人、口腔修复机器人和超微型机器人等,它们广泛应用于医疗事务当中,为医生提供便捷和精准的帮助,也为病人减轻病患的痛苦。 护士助手:“护士助手”是自主式机器人,它不需要有线制导,也不需要事先作计划,一旦编好程序,它随时可以完成以下各项任务:运送医疗器材和设备,为病人送饭,送病历、报表及信件,运送药品,运送试验样品及试验结果,在医院内部送邮件及包裹。恩格尔伯格是世界上最著名的机器 人专家之一,1958年他建立了Unimation公司,并于1959年研制出了世界上第一台工业机器人,他对创建机器人工业作出了杰出的贡献。恩格尔伯格创建的TRC公司第一个服务机器人产品就是医院用的“护士助手”机器人,目前已在世界各国几十家医院投入使用。该机器人可以在医院中自由行动,内部装有医院的建筑物地图,在确定目的地后,机器人利用航线推算法自主地沿走廊导航,由结构光视觉传感器及全方位超声波传感器可以探测静止或运动物体,并对航线进行修正,可以精确的完成各项服务工作。并且,该机器人有较大的荧光屏及用户友好的音响装置,用户使用起来迅捷方便。 脑外科机器人和内科机器人:机器人在医疗方面的应用越来越多,比如用机器人置换髋骨、用机器人做胸部手术等。这主要是因为用机器人做手术精度高、创伤小,大大减轻了病人的痛苦。从世界机器人的发展趋势看,用机器人辅助外科手术将成为一种必然趋势,而脑外科机器人和内科机器人正是在这种趋势之下发展而来、并且已经实现应用的医疗服务机器人。脑外科手术机器人的实现方式主要是以人体头部的标志点建立空间坐标系,CT机以不同的角度进行扫描,医生再将扫描的来的病人脑部的信息图像输入计算机,经过系统的分析之后便能够精确显示病人的脑部信息和病患部位。然后,通过脑外科机器人的精确点位确定穿刺点和穿刺轨迹,医生再根据已标定的穿刺点进针和实施相应的脑部手术。脑外科机器人的应用可以有效减少诊断及手术的时间,并且在几大程度上提到了手术的精确度和减轻了病人的医疗痛苦。内科机器人的应用于脑外科机器人相似,也主要是在医疗诊断的便捷性和精确性、手术辅助等方面为医生提供服务,以快捷精准的完成医疗手术。内科机器人还可以借助机械手臂上的内窥镜,使医生的视野更加清晰,甚至可以在手术图象上直接操作,极大改善了医疗手术的实施水平。 口腔修复机器人:牙齿是人类健康的保护神,拥有一口结实、完好的牙齿是身体健康的保证。然而,随着年龄的增长和身体机能的老化,牙齿将会出现松动脱落。目前,世界上大多数发达国家都步入了老龄化社会,很多老年人出现了全口牙齿脱落;我国的人口老龄化情况也在不断加剧,国内目前也有近1200万无牙颌患者。全口牙齿脱落的患者,就称为无牙颌,需用全口义齿修复。人工牙列是恢复无牙颌患者咀嚼、语言功能和面部美观的关键,也是制作全口义齿的技术核心和难点。传统的全口义齿制作方式是由医生和技师根据患者的颌骨形态靠经验,用手工制作,无法满足日益增长的社会需求。在国内,北京大学口腔医院、北京理工大学等单位联合,已经成功研制出口腔修复机器人,可以协助口腔医师快捷、准确的完成口腔牙齿修复的医疗工作。 超微型机器人:超微型机器人的前景规划是发明超微型、可控的智能机器人,直接进入到人类的血管、内脏等身体组织内部,在智能医疗系统的控制和一生的操作之下,可以直接对人体进行细微的健康处理和医疗操作。目前,超微型机器人的发展还处于设想阶段,待到实现,超微技术仍需要长足的发展。 , 健康福利服务机器人 健康福利服务机器人的服务对象主要是老龄化人群和残疾人,在医疗护理方面也有广泛的应用。随着各国老龄化状况加剧,更多的老人需要照顾,而目前,我国60 岁以上人口也已经超过总人口的10%;我国残疾人占总人口比重位于 全世界较高国家之列,根据《第二次全国残疾人抽样调查主要数据公报》统计数据显示,中国目前共有残疾人8300 万以上。如此高比例的老龄人口和残疾人需要照看,对于其家庭和社会,都将是极其沉重的负担。通过服务机器人对老年人和残疾人提供便捷全面的生活服务,既可以缓解家庭方面照顾老人和残疾人的工作压力,又可以提高老年人和残疾人身心的生活质量,健康福利机器人提供的各项日常服务、生活辅助等,可以很好的协助老年人和残疾人自主完成日常生活的各种事项,所提供的完善功能,也可以缓解他们的身心孤独。目前已经实现应用的健康福利服务机器人主要有以下几种: 机器人轮椅:随着社会的发展和人类文明程度的提高,人们愈来愈需要运用现代高新技术来改善生活质量和生活自由度,尤其残疾人,更需要通过技术手段来对他们进行全面可靠的辅助和照顾。因为各种交通事故、天灾人祸和种种疾病,每年均有成千上万的人丧失行走和动手等能力,因此,对用于帮助残障人行走的机器人轮椅的研究已逐渐成为热点,国内外均在大力开发相关技术和科研项目,中国科学院自动化研究所也已经成功研制出一种具有视觉和口令导航功能、并能与人进行语音交互的机器人轮椅。机器人轮椅主要有口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能,可以准确实现路径的选择和控制,可以有效帮助伤残人士自主行动。安全导航问题是机器人轮椅实现的关键技术,目前采用的基本方法是靠超声波和红外测距,个别也采用了口令控制。超声波和红外导航的主要不足在于可控测范围有限,视觉导航可以克服这方面的不足。机器人轮椅以其安全可靠的服务性能和方便快捷的人机交互正广泛服务于伤残人群当中,在老龄人口和医疗护理方面也有大量应用。 健康保姆:“健康保姆”是可以协助老龄人口和残疾人以及重症病人完成日常生活中的各项事项,比如取物、进食、阅读等这一类服务机器人的统称。“健康保姆”为人们的日常生活提供必要辅助,对于老年人、残疾人和重症病人等也有健康预警的功能,以便在他们遇到突发情况的时候,能够及时得到家人和医护人员的帮助。照顾老龄人口的“健康保姆”可以针对家庭中的老人实际情况,通过手 机短信控制机器人对家庭关键位置及老人活动的情况进行拍摄,并通过彩信或者邮件的方式上传,使其他家庭成员在户外或工作的时候也能够随时了解他们所处的位置,以便在发生危险情况时可以及时救护。 导航机器人:导航机器人主要是为眼疾人群服务,可以通过预先设置的地形信息和路况资料为盲人提供正确安全的路径选择和行动指导,通过智能控制系统的信息处理和严密控制,也可以为盲人提前预警危险。在路径选择和人机交互的方面,导航机器人主要采用声控方式,通过语音的提示和预警,为眼疾人群提供可靠的服务。导航机器人在技术层面上和机器人轮椅有相似之处,路径的选择处理和机动在实现方法上也能够相互借鉴,但导航机器人在控制的精确性和人机交互方面有更高的要求,因为行动不方便患者在操作机器人轮椅的时候,可以通过有效的视力范围对机械进行有效的操作,而盲人全屏触觉,所以导航机器人的灵敏可控程度和有效预警就更加重要。目前,导航机器人的发展正在走向成熟,一定服务程度上已经实现应用,已经为相应人群提供了大量的智能服务。随着技术的不断发展,导航机器人的服务功能也一定能够得到进一步的完善。 语言助手:根据《第二次全国残疾人抽样调查主要数据公报》统计数据显示,中国目前共有残疾人8300 万以上,其中听力语言残疾就有2121万,占残疾人口的25.57%,占全国总人口的1.63%,而我国残疾人使用辅助器具的普及率尚不足10%, 尤其是语言类的辅助器具普及率更是少之又少。语言助手就是专门为听力语言残疾人群服务的服务机器人类型,可以提供正确的语音服务和精准可控的交流界面,借助它们,听力障碍、语言障碍人群就可以顺利完成交流。辅助听力障碍人群的机器人助手可以通过直观的画面方式来帮助人们完成语言信息的获取,而语言障碍人群也可以通过手语手套等辅助器械来表达,通过直观便捷的交流界面,听力、语言障碍人群就可以完成彼此的交流。语言型服务机器人的实现技术主要依赖于传感技术,即完成动作信息、语音信息、画面信息等之间的转换。服务功能完善的语言助手机器人能够建立包括手语动作、语音指令和画面识别等方面的信息数据库,更加完善的实现不同信息载体之间的转换。语言助手型服务机器人也能够应用在听力、语言障碍人群的学习方面。 , 公共服务机器人 公共服务机器人的概念范围最为广泛,只要能够为公众提供服务的智能公用设备都属于公共服务机器人。例如,各种展会、办公大楼前台、旅游景点等为客人提供信息咨询服务的机器人。公共服务机器人作为一种依托信息科技的智能信息载体,灵活且人性化的为人们提供各种信息展示和咨询的服务。目前这些机器人的技术都已经相当成熟,在价格上也基本被客户接受,已经在各国广泛应用于各种公共场所之中。 , 家庭服务机器人 家庭服务机器人的主要应用目的是协助或自主完成各种家务劳动、照顾和看护老弱年幼的家庭成员等,目前已经实现的主要应用有全自动地面清洁器、智能家庭管家、智能家庭保姆等,医疗护理方面的服务机器人也能够有效应用到有需要特殊照看的老年人口和残疾人口的家庭当中。 全自动地面清洁器和全自动割草机:全自动地面清洁器的主要服务内容,就是在 清洁工作。全自动地面清洁器的无操作的自动模式下完成家庭地面全区的吸尘和 应用产品早已出现,相应的开发和完善工作也在相关行业内进行。全自动地面清洁器内含室内地面的区域信息和路径信息,能够在全自动的情况下既便捷又卫生的完成地面的清洁工作,能为人们节省时间,也减轻家务方面的工作量。新型的地面清洁器安全卫生且效率高,已经成为众多城市家庭的选择,在设计方面充分考虑安全因素的情况下,其清新可爱的设计外形也能够成为家庭娱乐的一部分。家庭用全自动割草机也是家庭服务机器人的重要组成部分,多应用于西方国家。随着科技水平的不断发展和科技成果在人们日常生活中的大量应用,可以预见,在未来,相当部分的清洁劳动和其他家务工作都可以使用服务机器人代劳。 智能家庭管家和智能保姆: 智能家庭管家是在科学技术发展到今天的水平之下应允而生的、能够监控整个家庭室内情况和智能预警的信息综合处理设备。如今,因为社会生活环境和人们生活方式的转变,也因为生活节奏的提高、工作的日益繁忙,家庭越来越需要智能化的管理和监控,以便使户主能够在有效工作和外出的同时,也可以实时监控家里的各项情况,包括门窗的安全、水电闸门和开关、其他室内家庭成员的情况等。智能家庭管家系统将整合家庭内部所有的信息化设备和家庭用具,能够通过个人手持的数据终端设备接收实时的监控信息和紧急预警,也可以远程遥控操作。功能强大的智能管家型服务机器人可以在守家卫院、调度和使用各种家电设备、与家庭成员默契配合等方面出色地完成任务。而智能保姆机器人的主要任务则是照料家庭成员的生活,人们可以通过控制终端向家庭保姆机器人发出各种指示命令,其即可完成烹饪、清洁、辅助老弱伤病的家庭成员和幼儿看护等各项任务。家庭服务机器人的发展在一开始就注重人性化和娱乐性的方面,这些设计要素在有孤寡老人和幼龄儿童的家庭中应用时尤其重要,细致的人性化和多功能的娱乐性既能够缓解使用人群的负面情绪,也能够作为日常生活的忠实陪伴。智能管家机器人和智能保姆机器人将会是在未来影响人们生活方式的重大发明,也将以完 善可靠的性能、多样化的服务走进每一个家庭当中,并且,它们也是物联网技术发展应用的重要方向。 , 娱乐机器人 娱乐机器人以供人观赏、娱乐为目的,其具有机器人的外部特征,可以像人、某种动物、童话故事或科幻小说中的人物等,同时又具有机器人的功能,可以行走和完成动作,可以有语言能力,会唱歌、模仿等娱乐功能,且具有一定的感知能力。娱乐机器人是商业服务机器人的重要组成部分,在许多应用方面早已有技术非常成熟的产品推出。娱乐机器人将会是一个高档
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