来源:“学习强国”学习平台 中国科学报社 发布时间:2024/5/21 7:30:01
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科学家回信|丁宁:智能机器人助力养老,未来可期

 

编者按:2023年5月起,“学习强国”学习平台与中国科学报社联合发起“科学家回信”活动,邀请广大读者向自己心中向往尊敬的科学家、科技工作者提问、留言。活动启动后,“学习强国”“科学网App”收到了读者的踊跃留言。我们精选了读者鱼儿的提问,请深圳市人工智能与机器人研究院常务副院长丁宁发出第五十六期回信。

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读者鱼儿:随着老年化社会的到来,我对养老助老型机器人很感兴趣,不知道机器人能为未来的养老做什么?

丁宁:未来,当我们老了,身边有一个心灵手巧、任劳任怨的养老服务机器人,帮我们忙前忙后、照顾起居是很值得期待的场景。

我们先看看需求,再看看技术可行性。

首先,对于生活能够自理的老人,主要是辅助功能,比如,端茶送水、处理家务。目前家用服务型机器人产品开始逐步具备这种能力。

而对于生活不能自理的老人,要求就高了很多。需要机器人与老人有身体接触,如帮助起床、翻身、身体清洁,甚至喂饭、喂药等。这就需要机器人既有强有力的臂弯,又能动作轻柔、保证安全。这对于机器人的智力和体力水平要求极高。

总结而言,人年纪大起来,有几种能力下降很快:

1.行动能力。人老先老腿,如果腿脚不灵便,日常的物品取用、整理、处置都变得很有挑战。机器人在家庭环境内需要通过视觉感知理解场景,识别理解每个物品的用途,还要记住位置,在有需求的时候,随时能够递送到老人手边。想要外出活动,智能轮椅能带着老人走出家门,能与电梯通信实现自动乘坐,最近有产品能够一键返回住处,这对导航能力要求挺高。机器人的基本能力就是在复杂的环境中自主导航、自主移动,作为搭载物品和人的载体,辅助或替代人的腿部功能。这类技术近期发展也很快,这类需求也会首先被解决。

2.操作能力。老人手部的灵活性也大不如前,加上视力下降,稍微精细一点的动作都困难重重。如有些中风症状的老人,甚至拿筷子吃饭都很困难。目前不少机器人产品专注在手臂和手指的操作能力,借助精密触觉传感器阵列,让机器手指感受轻微力度变化和物体材质属性,轻轻地拿起一个鸡蛋和开瓶盖已经可以实现了,但如果要帮老人穿衣、洗澡、喂饭、清洁身体等,还有很大挑战。机器人双臂双手协作的能力与其智力水平密切相关,不需要很大力气,关键是能理解任务、对象的属性,特别是柔性的材料物品,自主形成一个规划动作的思维链。此外,还要会使用工具。

3.交流能力。老人的听觉、视觉、语言思维能力都有不同程度下降,如果经常出现错误,容易心理受挫,会让老人活动量变少,也变得不愿与人交流了。机器人要变成老人的眼睛、耳朵和需求的翻译官,理解老人的需求和要表达的内容,帮助老人与外部环境和人交互。这对机器人提出了认知层面的要求,每位老人的需求不同,表达习惯不同,可能需要多教教机器人,才能配合得很好。目前,机器人与正常人之间交流互动的技术发展很快,但研发生产辅助老人交流的产品还需要些时间。

老年人还有些新的需求:

1.对安全防护的需求。老人日常生活中有很多安全隐患。首先是跌倒风险。如果用一个机器人随时陪伴左右、搀扶老人行走,那要先解决好自己的平衡问题。近期有一种穿戴式产品,可以监测跌倒瞬间并迅速膨胀成气囊,从而降低跌倒的冲击力,但目前舒适度和能源供给方式有待改善。如果老人有健康问题,还需要陪伴机器人掌握疾病应急处置的方法。目前,有些智能产品可以识别老人跌倒、中风等异常,但处理方式还是第一时间联系家人或医院。

2.对康复护理的需求。老人的身体机能下降,需要做一些肢体力量训练,现在有机器人产品用机械臂带着上肢下肢运动,就像物理康复师。这需要精准的输出力量控制技术和对肢体肌肉紧张程度的高精度感知。早年也有设计穿戴式外骨骼型助行机器人,难点在于老人的肌肉萎缩、皮肤松弛,使得绑扎穿戴的体验很不好,所以现在主要用于高位截瘫病人。除了运动康复还有认知康复,通过一些交互式游戏和反应程度的检测量化,提高老人注意力和思维能力。

养老服务机器人是一类非常高端的服务型机器人,目前尚处于研究探索和试用阶段。另外,机器人也不一定要仿人形态,有的时候专用设备更好用。多年前,我在日本东京福祉展看到专门为老人洗澡的智能舱。老人可以直接坐在轮椅上,推进舱体内,脑袋露在舱体外,舱体内用多角度轻柔喷水烘干,体验非常舒适。这种设备多用于老人院。对于卧床不起的老人,我们曾设想过有一种床、轮椅、辅助翻身和自动清洁一体化的设计,虽然看起来复杂,但技术可行,适用于家庭房间内使用。有一点毋庸置疑,人工智能是必需的。机器人要理解复杂的任务,能够与人动态交互,能应对紧急状况。随着下一代具身智能(编者注:具身智能是指一种基于物理身体进行感知和行动的智能系统,其通过智能体与环境的交互获取信息、理解问题、作出决策并实现行动,从而产生智能行为和适应性)技术逐步成熟,机器人对物理世界的理解越来越准确,手也越来越巧,思考越来越周全,养老服务机器人的可行性就越来越高。

3.对情感交流的需求。最近ChatGPT的出现,让机器与人的对话自然顺畅,回答问题为主,还不能提供情绪价值。如何建立人与机器的情感纽带,是一个有争议的课题。其实,老人最需要的还是儿女亲人在身边,亲情、关爱和家庭氛围是机器人和人工智能替代不了的。这里涉及一个社会经济学问题,现代的生产方式还不那么理想,让人们很忙,可能无暇顾及家庭、老人和孩子。因此,当下的生产方式是以家庭单元的碎片化为代价的。未来,随着技术进步,生产效率越来越高,自动化、智能化、远程的生产方式,能够让更多人有更多时间回归家庭才是最好的。

 我们都有老的一天,期待那时经济发展、技术进步,有家人陪伴左右,再加上机器人多帮帮手,每个人都老有所养、安享晚年。

 
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