基于人工智能技术的养老服务机器人设计

曾鸣晨

（武汉钢铁公司第三子弟中学，湖北武汉，430000）

0 引言

现在养老问题已成为一个世界性的社会难题。在较发达的国家和地区其实很早就出现了人口老龄化问题，现在越来越多的发展中国家也出现了人口老龄化的情况，具人口统计单位显示，截至到2015年底，在全球60岁以上老年人口已突破9亿，占世界总人口的10%以上。中国是老龄化程度更是较严重的国家之一。2016年末，中国老年人口已达2.3亿，占总人口的16.7%，并且每年新增1000多万，养老成为了当代一个严峻的社会问题。一方面，我国计划生育实行30多年来，取得缓解人口压力的巨大成效的同时，“四二一”或“四二二”家庭模式正悄然兴起。这直接导致独生子女的赡养压力过大，不能为老年人提供高品质的物质与精神上的养老服务。即使二胎开放，年轻人生育意愿低下，仍不能缓解赡养压力过大的问题。另一方面，我国养老机构数量有限，规模有限，环境和设备较差，专业的护理人员匮乏。而且没有专门人员陪伴老年人，使得老年人生活孤单寂寞，不能满足其精神层面上的需求。

而运用人工智能技术设计一款功能齐全的服务机器人，可以解决一系列养老难题，让老年人享受到更高品质的生活的同时，也大大减轻了年轻人与社会的压力。

本机器人的主要功能包括帮助老年人做家务，与老年人聊天与游戏，地图导航与通信。帮老年人做家务可以让老年人更加安闲，有更多的时间去享受生活，同时减轻老年人不必要的负担。与老年人进行聊天与游戏可以给予老年人情感上的陪伴，为老年人提供娱乐渠道，使老年人的晚年生活更加丰富多彩。地图导航可以让老年人在外游玩时避免迷路，使老年人的出行更加安全，通信功能可以让老年人随时与家人取得联系，增强其安全感，同时也让老年人少了一份对子女的担忧与牵挂，可以安心地享受多姿多彩的生活。

1 机器人主要模块介绍

1.1 智能图像识别模块

物品识别是机器人的关键技术之一。此模块可以让老年人生活更加便利，不必操劳于琐碎的家务活，尽享一个轻松愉快的晚年。其功能如图1所示。

本模块分为前端和后端两个部分：

前端方面面向用户，用户可通过语音操控机器人，通过电流感应，机器人转化语音信号为电信号，然后再发送给后端模块进行处理。

后端模块方面，对语音信号进行预处理，筛选出所识别的语音，然后进行分析理解，获取语音信息内容，然后机器人开始移动，调用摄像头，捕捉周围物体的信息，系统对摄像头捕捉到的信息进行处理，筛选出所识别的图像信息，通过图像识别技术得到图像的信息内容，这时机器人再进行下一步行为，从而实现智能识别的功能。

当老年人想让机器人帮自己拿东西或做简单家务时，可以通过语音发出指令，机器人接受指令后便开启摄像头对四周的物体进行捕捉，并利用图像识别技术识别物体，决定下一步操作。

1.2 智能语音对话模块

智能语音对话模块主要应用的技术是语音识别技术。智能语音对话模块的功能如图2所示。

老年人发出语音信号，在输入端，机器人获取到语音信号，转化为相应的电信号，经过系统的处理，建立出语音模型，对语音信息进行分析处理，抽取相应的特征，建立语音识别所需的模板，系统根据搜索策略找出与输入语音匹配的模板，然后得出识别结果，对老年人的话进行理解，完成指令。

图1 智能识别模块

图2 智能语音识别模块

譬如老年人想让机器人拿一个板凳过来，可以下达“拿一个凳子过来”的指令，机器人通过对“拿”、“一个”“凳子”、“过来”之类的关键词，对老年人说的话进行充分理解，并调用摄像头，通过图像识别技术找到板凳并走过去再将其拿过来。这样老年人的生活会更加便利、舒适，其生活质量也会得到改善。除了人机交互外，该机器人还可实现人人交互，其流程如图3所示。

老年人输入的语音转变成电信号加在识别系统的输入端进行语音识别，服务机器人再对所识别的语音中的关键词进行提取，找出关于人人交互的指令，机器人进行连接手机操作，帮助老年人随时和亲朋好友进行联系沟通。这样老年人独自在家时也能感受到亲情、友情的温暖。

1.3 智能导航模块

智能导航模块是本机器人的特色之一。由于老年人健忘或者本身具有其它身体疾病，在外独自行走时容易记不清路线甚至迷路，此时就需要导航技术来帮忙了。

当老年人需要查询路线时，可以直接语音说，“我想要去某某目的地”，服务机器人自动识别出目的地，并根据目前所在地理位置结合地图系统进行路径规划，告诉老年人最适合的行进路线。

1.4 智能游戏模块

智能游戏模块是本机器人的亮点。当老年人觉得无聊时，玩游戏是一个很好的消遣时间的方式，当老年人想玩游戏时，可通过语音激活游戏系统。然后，机器人的显示屏将进入游戏界面。游戏界面有一些益智小游戏，如：中国象棋，斗地主，围棋等，通常这些游戏都需要多人参与，机器人内置益智小游戏的智能程序，能够与老年人一起进行娱乐，满足精神需求，使老年人的晚年生活更加丰富有趣。

2 可实现功能

本文基于人工智能技术所设计的养老服务机器人可以实现如下功能：

(1)通过智能识别的技术，服务机器人能够帮助老年人拿东西、做简单家务；

(2)通过语音识别的技术，可以实现与老年人聊天，与不在身边的亲朋好友实时通话，让老年人不再感到孤独寂寞；

图3 人人交互流程图

(3)通过调用百度地图API实现智能导航，给老年人提供准确的路线指导；

(4)通过游戏模块，丰富老年人的晚年生活，增加娱乐趣味。

3 总结

本机器人结合社会养老服务的需求设计了一款新型的服务机器人，功能丰富，富有人性化。这款服务机器人很好地将人工智能先进的技术与生活相结合，很大程度上解决了养老难题，让老年人的晚年生活更加舒适，也为家庭和社会减轻了负担。在今后我们可以对服务机器人进行完善，推广应用于养老服务中去，来造福更多的老年人。不过这款机器人仍存在一些问题，例如运用语音识别技术和老年人沟通交流时，可能只能理解简单的话语，稍微复杂就很难做出正确的回应。随着人工智能的语音识别技术、图像识别技术、自然语言处理技术的进一步发展和提高，养老服务机器人也会更加完善，其能力也会得到更多的保障。