基于人工智能与5G 技术的服务机器人应用

孙艳茹 逄崇雁 周明佳

（哈尔滨华德学院机器人工程学院，黑龙江 哈尔滨150025）

1 概述

中国对服务机器人的研究起步很晚，1986 年将研究开发服务机器人列入到国家863 高科技发展规划中。日本机器人发展比较早，韩国近几年也在逐步追赶机器人的世界潮流，韩国将服务机器人列入国家未来发展的10 大经济增长点产业。德国、法国、美国等发达国家的机器人水平一直处于领先地位。

随着人工智能技术的不断进步，我国在医疗领域的应用越发突出，医疗领域机器人的发展能够很好解决医疗资源不均衡等社会问题。

2 医疗服务机器人的人机交互能力

医疗服务机器人采用5G 网络和人工智能AI（Artificial Intelligence）技术，能够进行自然语言处理、交互对话、知识图谱等功能，通过语音识别和自然语言处理技术识别客户的意图，通过5G 网络连接指定的知识库获取问题答案，并将问题答案通过文本转语音技术转换为语音，帮助客户答疑解惑，可以替代一部分人工客服、产品宣传、线上咨询服务。有效的解决业务咨询、产品推广等事务。具体流程如图1 所示。

图1 人机交互流程图

2.1 人机交互主要功能

2.1.1 智能迎宾接待通过面部检测并主动为客户解答、介绍。

2.1.2 智能讲解根据客户定制化点位需求，智能引领客户参观并多形式的为客户介绍信息，解决人工错误率高以及形式单一的痛点。

2.1.3 智能演讲主持根据客户定制化内容，为在场嘉宾进行演讲，生动的表情、及多形式的展示，让嘉宾感受不一样的演讲。

2.1.4 解决以往人工现场错误率高的痛点以及不便多形式展示的痛点。

2.1.5 智能人脸签到通过人脸识别结合证件识别，提升身份识别的准确性，提供对用户的定制化服务。

2.2 人机交互系统设计

主要有大屏功能、模块选择、语音控制。通过模块选择完成相应功能展示，同时也能通过语音识别完成智能问答、智能导诊服务。通过后台海量数据汇集、海量知识处理和智能AI 识别功能，并根据文本分类算法TextCNN（Text Convolutional Neural Networks）构建医疗问诊意图模型，通过分析病患输入的病症内容，推断出概率最高的三个就诊科室，为病患提供导诊服务，并能实现信息咨询、健康知识问答、互动娱乐等功能。主要有以下几个功能：

2.2.1 自动导航：接收导航目标位置指令后，根据激光雷达扫描外部环境获取地图，规划出导航路径，控制机器人完成导航工作。

2.2.2 智能导诊：医患大多知道病情，不知道去就诊的科室。服务机器人中的智能导诊功能就显得尤为重要，它可以根据病患对病情的描述，推荐对应的科室及专家医生。

2.2.3 语音交互：服务机器人嵌入的语音交互模块能够通过语音识别，与病患进行正常的语音交流，同时，也能够对健康常识进行宣传推广。

2.2.4 互动娱乐：通过娱乐模块能够起到智能引流功能，并能起到活跃气氛、减少紧张情绪功能，有助于病情恢复。

2.3 自主导航系统功能设计

自主导航系统主要包含地图的构建、定位以及线路规划三个功能。自主导航系统流程如图2 所示。

地图构建主要是将未知环境变为已知环境，定位则是导航中的重要一步，它是确保机器人到达目标位置的关键。线路规划是指引机器人到达目标位置的重要指令。在导航过程中，地图信息和定位信息通过传感器获得，然后根据路径规划，向系统传达角速度和转向角速度完成机器人导航功能。

3 人工智能

人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为的学科，本文中所讲的智能导诊机器人应用到的人工智能是通过医疗问诊意图模型获得，该模型主要是使用textCNN 进行文本分类处理。textCNN 在计算机视觉领域取得了很好的结果，同时它可以应用在文本分类上面，texCNN 的卷积和池化过程是一个抽取特征的过程，当能够准确抽取关键词特征的时候，就能准确的提炼出文档或句子的中心思想。text-CNN 模型如图3 所示。

图2 自主导航系统流程图

图3 text-CNN 模型

该模型主要包括五层，第一层是输入层，第二层是卷积层，第三层是最大池层，第四层是全连接层，最后一层是输出层。

由图4 所示，输入层主要是将输入的文字转化成二维矩阵便于卷积处理。卷积层后获得的向量进入到池化层，通过最大池功能获得每个特征向量的池化值，并将池化值拼接成最终的特征表示。全连接层和输出层用于计算每个类别的概率并进行分类输出。

TextCNN 最大优势网络结构简单，在模型网络结构如此简单的情况下，通过引入已经训练好的词向量依旧有很不错的效果。 网络结构简单导致参数数目少，计算量少，训练速度快。

图4 层次流程图

4 5G 技术

由于5G 网络的优势非常明显，其商用速度明显快于4G。5G特点是大带宽、低时延、高可靠性。本文中服务机器人的网络连接采用5G 网络，需要在机器人中嵌入5G 的CPE 模块。5G 现已商用，大带宽、高可靠性对机器人联网控制非常适用，低时延保证了远程控制的可靠性。

5 结论

在人工智能和5G 技术的引领下，智能服务机器人会得到快速的发展。本文只是在医疗领域的导诊、宣传、娱乐、智能客服等方面做了相关应用，得到的效果也是非常明显的，由智能服务机器人完成导诊、宣传等工作，可替代一部分人力，在疫情期间的导诊能有效减少接触感染的风险，后续在其他领域也会有越来越多的应用探索，智能服务机器人的市场需求会越来越多，在各行各业中服务机器人的个性化发展是一个新的探索方向，也会是一个新的机遇。