科技
養(yǎng)老機器人產(chǎn)業(yè)，邁入規(guī)范化智能化新階段
2025/04/30 09:43 來源：人民日報 閱讀：2.2萬
隨著全球人口老齡化加快,，養(yǎng)老機器人產(chǎn)業(yè)正迎來巨大的發(fā)展機遇。世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)顯示,，預計到2050年，全球60歲以上人口數(shù)量將達21億,，其中80歲以上的老年人為4.26億,。當前，全球養(yǎng)老機器人呈多元化發(fā)展態(tài)勢,，各國在技術研發(fā),、產(chǎn)品應用等方面各具特色。今年2月,，國際電工委員會（IEC）正式發(fā)布由中國牽頭制定的首個養(yǎng)老機器人國際標準,，這標志著全球養(yǎng)老機器人產(chǎn)業(yè)邁入規(guī)范化,、標準化,、智能化的新階段。
近日,，本報記者走進IEC位于瑞士日內(nèi)瓦的總部,，以及德國、日本的科研機構(gòu),，實地探訪養(yǎng)老機器人的技術發(fā)展和國際標準出臺的意義,。
——編 者
國際電工委員會——
統(tǒng)一標準，打造更好產(chǎn)品
隨著5G,、人工智能,、物聯(lián)網(wǎng)、云計算,、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術的蓬勃發(fā)展,，以及AI芯片、傳感器,、伺服電機等關鍵零部件的日漸成熟,，養(yǎng)老機器人在輔助行走、健康護理、家務協(xié)助,、情感陪伴,、緊急呼叫等方面的應用日益廣泛。據(jù)IEC《電子技術》雜志主編凱瑟琳·比紹博格介紹,，從全球看,，中國、日本,、德國,、美國、意大利等國在相關技術領域較為領先,，其產(chǎn)品在輔助康復訓練,、智能護理等方面具有一定市場占有率。
針對全球市場各類養(yǎng)老機器人產(chǎn)品缺乏統(tǒng)一性能規(guī)范的情況,，此次由中國牽頭制定的首個養(yǎng)老機器人國際標準為相關產(chǎn)品的設計,、制造、測試和認證等提供了基準,。IEC是全球電氣,、電子、信息技術和相關領域國際標準的制定機構(gòu),，養(yǎng)老機器人國際標準是在IEC主動輔助生活系統(tǒng)委員會主導下制定的,。該系統(tǒng)委員會主席、中國標準化協(xié)會副理事長馬德軍告訴記者,，中國自2013年起就開始了這一課題的跨學科系統(tǒng)研究,，并聯(lián)合多個國家發(fā)起成立了IEC主動輔助生活系統(tǒng)委員會。經(jīng)過努力,，最終形成這一具有國際影響力的標準,。它不僅涵蓋養(yǎng)老機器人在可用性、可靠性,、無障礙,、能耗和噪聲等方面的通用要求，還針對老年人在日常生活,、健康監(jiān)測,、緊急響應、社交溝通,、家務輔助,、娛樂休閑、家居管理,、照護支持,、移動輔助以及信息和數(shù)據(jù)管理等方面的具體需求,，提出了養(yǎng)老機器人的功能分類與性能指標要求。比紹博格表示：“養(yǎng)老機器人市場前景廣闊,，國際標準對全球來說都很重要,。”
據(jù)馬德軍介紹,，先進的傳感器是養(yǎng)老機器人的核心部件之一,。視覺傳感器可以實時監(jiān)測老年人的活動狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)跌倒等緊急情況,；聽覺傳感器可以在復雜環(huán)境中識別老年人的語音指令和異常聲音,；觸覺傳感器可以感知老年人的肢體動作和力度，提供輔助支持,；嗅覺傳感器可以監(jiān)測環(huán)境中的異常氣味,，如燃氣泄漏等。此外,，導航與避障技術是養(yǎng)老機器人實現(xiàn)自主移動的關鍵,。借助激光雷達、超聲波傳感器和視覺識別等技術,，機器人可以在復雜環(huán)境中準確導航,，避開障礙物，到達指定位置,。比如,，借助全自動洗浴機器人，即可按程序?qū)嵤┫丛?、擦洗,、拭干等操作，非常適合失能老人,。
國際標準如何推動全球養(yǎng)老機器人產(chǎn)業(yè)更加健康地發(fā)展,？馬德軍表示,，該標準一方面為制造商提供了明確的設計和生產(chǎn)基準,，有助于提升產(chǎn)品質(zhì)量和性能，促進養(yǎng)老機器人市場的規(guī)范化和透明化,；另一方面有利于增強消費者信任度,，讓消費者可以更放心地選擇合適的產(chǎn)品和服務，擴大市場需求,。
據(jù)介紹,，中國已具備了快速發(fā)展養(yǎng)老機器人的良好條件。中國政府積極出臺相關政策,，支持養(yǎng)老機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，推動智慧養(yǎng)老模式普及,。中國企業(yè)在技術創(chuàng)新、產(chǎn)品應用和市場推廣等方面不斷取得突破,，推出了馬桶機器人,、外骨骼機器人、喂飯機器人,、烹飪機器人等多種產(chǎn)品,，并在養(yǎng)老機構(gòu)和家庭中得到初步應用。
養(yǎng)老機器人的出現(xiàn),，不僅可以減輕社會和家庭對老年人的照料負擔,，還可支持老年人享有更高質(zhì)量的生活。隨著技術不斷進步,，其功能將更加完善和多樣化,。同時，養(yǎng)老機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，也將帶動相關產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同進步,，如傳感器、芯片,、軟件,、云計算等，為全球經(jīng)濟打造新的增長引擎,。
德國GARMI機器人——
主從搭檔,，能為老人看病
“GARMI，啟動,！”隨著工作人員的口令,，人形機器人GARMI（圖③，本報記者郭梓云攝）從休眠狀態(tài)蘇醒,，活動手臂關節(jié),，進入工作狀態(tài)——這是德國慕尼黑工業(yè)大學機器人與機器智能研究所下屬的適老機器人智能研究中心研發(fā)的一款老年護理機器人。GARMI圓圓的眼睛,，1.65米的身高,，機械臂上有7個關節(jié)。從2019年推出以來,，GARMI的性能不斷提升,，在全球養(yǎng)老機器人領域已走在前列。
據(jù)項目負責人阿卜德勒賈利勒·納塞里博士介紹,，GARMI主要有日常生活輔助,、醫(yī)療護理和社交互動三大功能，包括給病患送水和食物,、與人溝通交流,、安排與醫(yī)生的會診,、遠程醫(yī)療檢查、協(xié)助康復訓練等,，具有較高的人機交互水平,。比如，在醫(yī)生進行遠程醫(yī)療檢查時,，GARMI會手持檢查器具貼近患者身體,，并將患者的答復實時傳遞給醫(yī)生?；颊呱踔量梢晕罩鳪ARMI的手調(diào)整位置,，另一邊的醫(yī)生也能同步感受到患者指示的地方。
研發(fā)團隊成員陳霄向記者展示了GARMI通過力反饋進行遠程診療的原理,。在醫(yī)生和患者兩邊分別放置同樣的機器人,，醫(yī)生一端操作“主機器人”，在患者一端的“從機器人”即可實現(xiàn)同步跟隨動作,。若是在“從機器人”一邊施加力,，“主機器人”也會隨之有所感應。GARMI機械臂上的力矩傳感器可以感知最輕微的觸摸,，動量觀測器可以估計出力的大小,。GARMI還可以用1毫秒的速度處理信息，保證動作的同步性,。力的感知和反饋是GARMI的關鍵優(yōu)勢,，有利于提高遠程操作精確度，保證患者安全以及醫(yī)生與患者的有效協(xié)同,。
研發(fā)人員在虛擬環(huán)境中采用數(shù)字孿生技術,，即建立機器人、人以及整個環(huán)境的虛擬模型,，模擬機器人與人的交互,，實時記錄數(shù)據(jù)，保證運動安全,。同時,，通過給GARMI配備心電圖、血壓計,、超聲波等醫(yī)療設備,，融合物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術，醫(yī)生可以實時監(jiān)測老年人的健康指標,，在緊急情況下做出快速應對?！斑@項技術非常實用,，能夠為行動不便的老年人提供及時有效的醫(yī)療幫助,，住在偏遠地區(qū)的老年人也能遠程獲得優(yōu)質(zhì)醫(yī)療服務?！标愊稣f,。
研發(fā)過程中，團隊與醫(yī)療機構(gòu),、養(yǎng)老院及護理機構(gòu)等緊密合作,，注重老年人和護理人員對機器人的接受度。未來,，研發(fā)團隊將繼續(xù)訓練GARMI學習更多樣的技能,、進行更精細的操作，預計5年后將投入養(yǎng)老院使用,。
日本AIREC機器人——
精準施力,，幫助患者起身
日本東京早稻田大學實驗室，一場測試正在進行,。身高1.66米,、體重150千克的人形機器人AIREC（即人工智能驅(qū)動的關懷與照護機器人，圖④,，日本早稻田大學菅野研究室供圖）,，輕輕地將一只手放在輔助對象的膝蓋上，另一只手放在他的脖子下,，再緩慢幫助輔助對象起身到約45度……這是護理人員幫助臥床老人進食或飲水的常規(guī)操作,。
AIREC項目負責人、早稻田大學教授菅野重樹對記者表示：“AIREC不僅能扶老人起身,，還能幫老人穿襪子,、換尿墊等。這一創(chuàng)新技術的應用,，展示了科技改變生活的潛力,，也為解決日本少子老齡化、護理人員不足的難題提供了新思路,。該項目得到日本科學技術振興機構(gòu)的資助,，是目前日本政府在機器人領域最大的資助項目之一?！?/span>
據(jù)團隊介紹,，護理老人的機器人至少需要具備以下條件：第一，需要智慧的大腦,。與一些預設動作的工業(yè)機器人不同,，護理機器人需要處理更加復雜、精細的任務,，快速應對各種意外情況,。AIREC由深度神經(jīng)網(wǎng)絡（DNN）驅(qū)動,，研究人員多次動作示范后，AIREC可以基于操作數(shù)據(jù)發(fā)展出初步模型,，學會操控協(xié)調(diào)全身關節(jié)來完成特定任務,，再通過自生成的數(shù)據(jù)進行迭代改進?？梢哉f,，DNN改進了機器人的感知和運動能力。
第二,，需要精準的力度,。“如何讓人形機器人既柔軟又有力量,，既安全又具有協(xié)調(diào)性,，是當前研發(fā)的難點?！陛岩爸貥浣榻B,，自適應運動對于護理機器人至關重要。雖然人工智能模型能夠引導機械臂執(zhí)行精確任務,，但提供護理需要更復雜的“控制力”,。機器人必須知道何時以及如何施加力量以提供安全有效的治療，并避免對脆弱部位造成不必要的壓力,。該項目團隊在示教過程中會進行阻抗控制,，動態(tài)調(diào)整關節(jié)強度，讓機器人學會施加適當?shù)牧Α?/span>
第三,，需要理解人的意圖,。安裝在AIREC頭部的廣角立體相機、魚眼相機,、深度相機等多個視覺傳感器,，就像人的眼睛一樣，可以捕捉護理對象的位置和姿勢,，綜合分析語言與非語言信息,，預測其運動行為。AIREC手臂關節(jié)的7個力矩傳感器可以記錄所需力度,，身體覆蓋的柔性觸覺傳感器則記錄觸覺信息,，從而以合適的力度幫助輔助對象起身。
菅野重樹表示：“高質(zhì)量的多模態(tài)數(shù)據(jù)是訓練機器人的基礎,，但收集大規(guī)模數(shù)據(jù)是一項艱巨的任務,，需要投入大量的人力和時間，還需提高智能機器人舉一反三的泛化能力?！贝送?，養(yǎng)老機器人初期投入成本高昂,，量產(chǎn)后成本有望逐漸降低,。預計到2040年，AIREC可以實現(xiàn)小規(guī)模應用,，到2050年實現(xiàn)中等規(guī)模應用,。