李盼盼，白楊，劉志文，孫維潔

1.戰(zhàn)略支援部隊興城特勤療養(yǎng)中心 信息科，遼寧 葫蘆島 125105；2.中國人民解放軍北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程科，遼寧 沈陽 110016

引言

療養(yǎng)是衛(wèi)勤保障體系中非常重要的一個組成環(huán)節(jié)。經(jīng)過多年的發(fā)展，我軍療養(yǎng)機構(gòu)的建設(shè)取得了較好的發(fā)展，工作效率和衛(wèi)勤保障能力都有了很大提高，形成了以特勤療養(yǎng)、康復(fù)療養(yǎng)、保健療養(yǎng)、專項療養(yǎng)為主的療養(yǎng)保障機制。這套機制涵蓋了療養(yǎng)員從入院接診、護理診療、體能訓(xùn)練到療養(yǎng)效果評定等方面，為療養(yǎng)工作的順利開展做出了貢獻[1]。但新的歷史時期下，我軍使命任務(wù)持續(xù)拓展，軍事力量運用范圍不斷擴大，軍事任務(wù)的類型、環(huán)境、強度復(fù)雜多樣，這賦予療養(yǎng)服務(wù)更豐富的保障內(nèi)涵和更重要的地位，對我軍的療養(yǎng)機構(gòu)提出了新的標準和任務(wù)要求[2]。而療養(yǎng)機構(gòu)原有的服務(wù)模式固化、新技術(shù)應(yīng)用滯后，在軍事職業(yè)病預(yù)防、亞健康恢復(fù)、慢病康復(fù)等新技術(shù)應(yīng)用上研究不深、辦法不多、細化不夠，尚沒有形成適應(yīng)療養(yǎng)形勢任務(wù)新要求的保障模式[3]。在當前改革強軍的背景下，療養(yǎng)機構(gòu)如何貫徹新時代軍事戰(zhàn)略方針，適應(yīng)國防和軍隊改革需要，成為了一個嚴峻的問題。因此引進新技術(shù)、探索新方法、呈現(xiàn)新療法，豐富療養(yǎng)學(xué)科建設(shè)是唯一的出路。近些年，關(guān)于模式識別、機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)相關(guān)的算法技術(shù)和可用框架爆發(fā)式增長，人工智能在多個領(lǐng)域都取得了豐碩的成果，各種基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、機器人等技術(shù)的應(yīng)用研究進展迅速，其廣度和深度都達到了空前的高度。但療養(yǎng)領(lǐng)域由于其行業(yè)特點，在新技術(shù)應(yīng)用方面一直比較落后，不能很好地跟上時代的步伐?；诖?，本文對新型智能服務(wù)機器人技術(shù)在療養(yǎng)服務(wù)領(lǐng)域中的應(yīng)用進行初步探索。

1 智能服務(wù)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，機器人技術(shù)的研究和實踐處于快速持續(xù)發(fā)展的階段。隨著機器人硬件成本日趨下降，及支撐機器人研究與開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)（如高性能計算、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等）快速發(fā)展，機器人核心產(chǎn)業(yè)從工業(yè)制造（如焊接、刷漆、組裝、采集和放置等）等傳統(tǒng)裝配領(lǐng)域逐步拓展到諸如智能人機交互、教育陪護、醫(yī)療檢測等眾多新的服務(wù)型應(yīng)用領(lǐng)域[4]，這一類機器人統(tǒng)稱為服務(wù)機器人。

近些年，服務(wù)機器人步入了跨越式發(fā)展的行列，不斷減輕服務(wù)行業(yè)的人力成本并顯著提升服務(wù)行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量和工作效率。服務(wù)機器人的應(yīng)用從以前的掃地機器人、送餐機器人和配送機器人等，逐步向情感機器人、陪護機器人、教育機器人、康復(fù)機器人等多個維度延伸[5-6]。服務(wù)領(lǐng)域和服務(wù)對象不斷拓展，性能不斷提升，在部分特定場合服務(wù)機器人已經(jīng)初步實現(xiàn)了自主行為的能力[7]。

在服務(wù)機器人的研制與應(yīng)用方面，發(fā)達國家起步較早并積累了豐富的經(jīng)驗[8]。美國的iRobot公司創(chuàng)辦于1990年，該公司致力于研制軍用、警用、救難、偵測機器人，產(chǎn)品輕巧實用，能夠完成清除炸彈、清掃障礙、巡邏和監(jiān)視等任務(wù)，在9·11恐怖襲擊事件、墨西哥海灣漏油事件和日本福島核電站事故中iRobot公司的機器人曾大顯身手[9]。醫(yī)療手術(shù)機器人達芬奇，早在2000年就被美國食品和藥物管理局正式批準應(yīng)用于臨床[10]，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在了泌尿外科、心胸外科、婦科、內(nèi)分泌科等各個領(lǐng)域[11-13]。在家用陪護方面，機器人技術(shù)雖然應(yīng)用時間不長，但目前已經(jīng)取得了很好的應(yīng)用效果[14]。德國Fraunhofer研究所研制的家庭機器人Care-O-bot發(fā)展至今已經(jīng)更新到了第4代。Care-O-bot是一款服務(wù)型家用社交機器人，采用模塊化、標準化設(shè)計，是一款成熟度高和實用性強的高端機器人[15]。2015年，由日本軟銀和法國Aldebara SAS公司共同研發(fā)的Pepper人形機器人上市，該機器人是一個可編程的平臺，并能夠通過表情、動作、語音與人類進行交流，在商業(yè)和教育領(lǐng)域取得了成功[16-17]。

相比于歐美國家，我國在服務(wù)機器人領(lǐng)域起步較晚，但也取得了豐碩的研究成果。趙宏偉等[18]基于機器人操作系統(tǒng)（Robot Operating System，ROS）開發(fā)框架研發(fā)了一款能夠自主定位導(dǎo)航行走的安全巡邏機器人。辛大奇[19]將機器人技術(shù)引入到了高校的臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中，使智能技術(shù)融入到了枯燥的課堂教學(xué)中，激發(fā)了學(xué)生的興趣，創(chuàng)新了教學(xué)模式，獲得良好的教學(xué)效果。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)自主研發(fā)的“可佳”智能服務(wù)機器人，具有逼真的人類皮膚，能夠完成物品識別與抓取、人機交互等[20]。服務(wù)機器人在養(yǎng)老陪護的應(yīng)用方面，目前我國已經(jīng)取得了很好的應(yīng)用效果，為解決社會養(yǎng)老服務(wù)體系提供了新的解決方案，社會意義重大[21-22]。

2 在療養(yǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用基礎(chǔ)

2.1 需求基礎(chǔ)

療養(yǎng)機構(gòu)經(jīng)過多年的發(fā)展，雖然形成了相對完善的保障制度和服務(wù)文化，但工作模式相對固化，傳統(tǒng)思維掣肘，不利于療養(yǎng)事業(yè)的進一步發(fā)展[1]。為更好地貫徹新時代軍事戰(zhàn)略方針，適應(yīng)國防軍隊改革需求，我軍療養(yǎng)行業(yè)也需積極地探索大數(shù)據(jù)，迎接人工智能時代[23]。在療養(yǎng)的接診、入住、餐飲、體檢、治療、派車、離院等所有環(huán)節(jié)中，均可以利用新型智能服務(wù)機器人技術(shù)為官兵提供更好的療養(yǎng)服務(wù)，提升療養(yǎng)品質(zhì)。

2.2 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

智能服務(wù)機器人屬于人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用范疇，而人工智能以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，因此想要在療養(yǎng)服務(wù)領(lǐng)域取得良好的應(yīng)用效果，需要大數(shù)據(jù)的支持，療養(yǎng)機構(gòu)在這方面優(yōu)勢明顯[24]。首先，經(jīng)過多年的發(fā)展，我軍療養(yǎng)機構(gòu)有完善的療養(yǎng)制度和豐富的保障經(jīng)驗，這些為構(gòu)建療養(yǎng)行業(yè)知識庫打下了良好的基礎(chǔ)；其次，我軍療養(yǎng)機構(gòu)的信息化建設(shè)比較完善，經(jīng)過多年的應(yīng)用，累積了大量結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，這些累積的信息數(shù)據(jù)為智能機器人模型的訓(xùn)練提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[25]。

2.3 硬件基礎(chǔ)

受限于服務(wù)機器人的導(dǎo)航、底盤等硬件條件，服務(wù)機器人對應(yīng)用場地有相對嚴格的要求，例如：地面平整、場地相對開闊、墻體特征比較明顯等，因此在一些領(lǐng)域服務(wù)機器人不適合使用[26]。但在療養(yǎng)領(lǐng)域服務(wù)機器人潛在的應(yīng)用場地，如：接診大廳、療養(yǎng)科室大廳等，均符合服務(wù)機器人對場地的特殊需求。

3 應(yīng)用場景分析

3.1 迎賓接待

服務(wù)機器人位于接診大廳門口，可以為療養(yǎng)員提供智能迎賓接待功能?；谌四樧R別技術(shù)，服務(wù)機器人可以智能識別療養(yǎng)員，匯總統(tǒng)計人流信息；以豐富的多媒體形式播報個性化的歡迎/歡送語和歡迎/歡送短片；對療養(yǎng)員進行智能分類（入院、離院等），自動分析療養(yǎng)員的業(yè)務(wù)需求，將相關(guān)信息提前發(fā)送至相關(guān)工作人員[27]。目前市面上已經(jīng)有了以迎賓接待為功能的服務(wù)機器人。陳落根等[28]根據(jù)應(yīng)用場合的功能需求研發(fā)了一款迎賓機器人，經(jīng)過驗證該機器人滿足客戶使用要求；孫士儒等[29]針對國內(nèi)服務(wù)理念提高的背景，設(shè)計了一款可以代替人工進行迎賓和指引工作的服務(wù)機器人，使用效果良好。

3.2 業(yè)務(wù)辦理

療養(yǎng)機器人依托自身語言系統(tǒng)、人臉識別系統(tǒng)、觸摸屏一體電腦能夠為療養(yǎng)員快速、便捷地辦理接診、入住、退房等各種業(yè)務(wù)。在使用過程時，療養(yǎng)員可以像平板電腦一樣手動錄入信息，也可以通過語音交互來完成，該業(yè)務(wù)辦理途徑的新增，不僅可以提升用戶體驗，還可以解決常規(guī)辦理業(yè)務(wù)時存在的問題。深圳市龍崗區(qū)婦幼保健院的萬新紅等[30]對成品機器人進行改造，通過導(dǎo)入醫(yī)院分布地圖和婦幼?？葡嚓P(guān)業(yè)務(wù)邏輯，創(chuàng)建了一套適合患者業(yè)務(wù)辦理的門診機器人服務(wù)系統(tǒng)，經(jīng)過實際使用，得出智能機器人適合在婦幼專科醫(yī)院門診使用的結(jié)論。

3.3 咨詢問答

基于構(gòu)建的療養(yǎng)行業(yè)知識庫以及人工智能技術(shù)，服務(wù)機器人可以為療養(yǎng)員在整個療養(yǎng)周期內(nèi)提供業(yè)務(wù)咨詢服務(wù)。服務(wù)機器人在服務(wù)過程中自動捕獲療養(yǎng)員的問題，自定義語音對話，根據(jù)自行搭建的數(shù)據(jù)模型和海量知識庫，通過語音、圖文等多種方式解決療養(yǎng)員的疑問，并能在與療養(yǎng)員的交互過程中，不斷地智能學(xué)習(xí)優(yōu)化，提高系統(tǒng)的準確性和業(yè)務(wù)處理能力。在此方面，中國科技大學(xué)附屬第一醫(yī)院的應(yīng)用較早[31]，自2016年8月開始陸續(xù)在門診服務(wù)臺部署了10臺導(dǎo)醫(yī)機器人，通過構(gòu)建導(dǎo)醫(yī)知識庫標準體系來實現(xiàn)機器人的醫(yī)療業(yè)務(wù)咨詢服務(wù)，經(jīng)過1年的訓(xùn)練和實踐，導(dǎo)醫(yī)機器人回答問題的準確率達到了90%以上，與患者的有效交互量達到了45.38%。針對門診就診流程中采用智能導(dǎo)診機器人的臨床效果，武警黑龍江省總隊醫(yī)院的張金慧等[32]于2019年進行了專門研究，結(jié)果表明導(dǎo)診機器人每日進行語音交互解答患者疑問約為780次，日點擊量高達900多次，將患者滿意度由84.12%提升至98.45%，應(yīng)用效果顯著。

3.4 醫(yī)療檢測

在療養(yǎng)過程中機器人還可以輔助醫(yī)療檢測，通過在機器人上增加一些簡單的體征檢測模塊，比如體溫、脈搏、血氧濃度、血壓等，可以為療養(yǎng)員提供便捷的醫(yī)療服務(wù)，此外還可以增加一鍵求助功能。醫(yī)療檢測機器人不僅能夠大幅度提升工作效率，還可以降低二次污染和交叉感染的幾率，降低職業(yè)傷害。在2020年新型冠狀病毒肺炎疫情的防控中，曉雪[33]將兩臺AirFace人工智能醫(yī)護服務(wù)機器人引入武漢市第三醫(yī)院ICU病房中進行輔助醫(yī)療檢測，降低了醫(yī)患交叉感染風(fēng)險，為打贏防疫戰(zhàn)爭貢獻科技的力量；夏春雨等[34]利用防疫消殺機器人參與檢查站和火車站等區(qū)域的溫度測量及監(jiān)測任務(wù)，在高危險、高強度的工作環(huán)境中完成排查、防控等工作。

3.5 娛樂陪護

服務(wù)機器人不僅可以為療養(yǎng)員提供功能性的娛樂需求，比如：音樂、電影、游戲等休閑服務(wù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)療養(yǎng)員與機器人之間心理層面、情感層面的交流，從而在療養(yǎng)員心理健康康復(fù)中發(fā)揮獨特優(yōu)勢。對于機器人在智能陪護和心理健康中的應(yīng)用，人們很早就開始了相關(guān)研究。Khosla等[35]在2012年就研發(fā)了一款陪護機器人Matilda，Matilda基于人臉識別和面部特征映射識別能夠識別出用戶的情緒低落，并主動發(fā)起對話，在對話過程中根據(jù)實時情緒值的變化來調(diào)整對話策略，同時該機器人能夠協(xié)助老年人活動，比如做相應(yīng)的動作、跳舞、播放音樂，通過增加活動的趣味性提高老年人的參與熱情與積極性。從2016年開始，高翔[36]開始設(shè)計一款以人機工程為基礎(chǔ)，用戶需求為導(dǎo)向的老年陪伴機器人，并在離線語音識別與路徑規(guī)劃方面進行了技術(shù)突破，最后通過實驗驗證了產(chǎn)品的可用性。

3.6 安防巡邏

療養(yǎng)機器人還可以通過遙控或自主方式執(zhí)行巡視任務(wù)，輔助或替代安保人員進行全天候的安保巡邏工作，保障營區(qū)安全[37]。在巡視的過程中機器人能夠進行異常檢測，自動記錄異常的時間、坐標、類型，自動存儲異常時刻的視頻片段和音頻片段，并根據(jù)預(yù)先定義的響應(yīng)方式進行應(yīng)急處理。該功能的設(shè)置不僅順應(yīng)了當今時代的發(fā)展需求，也有效補足了傳統(tǒng)靜態(tài)安防技術(shù)的缺點。近些年，安防機器人的研發(fā)取得了實質(zhì)性進展。李強等[38]將紅外熱成像技術(shù)應(yīng)用在室外安保機器人中，解決了安保機器人在夜間執(zhí)行巡邏執(zhí)勤任務(wù)識別不清等問題，在日常巡邏、定點執(zhí)勤任務(wù)中效用突出。未慶超等[39]以STM32微控制器為控制核心，研制了一款應(yīng)用于校園的智能安保機器人，該機器人具有無線傳輸、遠程遙控、自動規(guī)劃、自主避障等功能，在校園安保的智能化方面做出了嘗試。

3.7 其他場景

通過功能拓展，服務(wù)機器人還可以提供其他多種功能，例如：在與療養(yǎng)員交互的所有過程中，通過語音、視頻等信息，獲取療養(yǎng)員的咨詢信息，分析不同類別療養(yǎng)員的偏好和需求，構(gòu)建療養(yǎng)檔案，并及時反饋給工作人員；與療養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)相連，為療養(yǎng)員提供實時的療養(yǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)；與考勤系統(tǒng)相連，為管理者提供工作人員的考勤數(shù)據(jù)，甚至可以直接取代原有的考勤系統(tǒng)；在與療養(yǎng)員互動的過程中，推送療養(yǎng)注意事項；基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對療養(yǎng)信息進行挖掘，為療養(yǎng)規(guī)劃提供決策支持；在為療養(yǎng)員提供服務(wù)的過程中，還可以提供醫(yī)護人員的調(diào)度功能，通過及時調(diào)度工作人員來為療養(yǎng)員提供更好的保障服務(wù)。

4 關(guān)鍵技術(shù)

整個智能服務(wù)機器人系統(tǒng)是一個以人工智能算法為核心，前后端交互、軟硬件結(jié)合的復(fù)雜系統(tǒng)[40]。在上述場景功能的實施過程中，關(guān)鍵技術(shù)如下。

4.1 機器人硬件與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基礎(chǔ)平臺搭建

機器人系統(tǒng)通常分為兩部分：機器人硬件與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。機器人硬件通常包含各類傳感器，如激光雷達、攝像頭、麥克風(fēng)等，以及各種效應(yīng)執(zhí)行器如手臂、輪式底座等，這類硬件設(shè)備一般基于ROS操作系統(tǒng)的硬件驅(qū)動來控制[41]。機器人網(wǎng)絡(luò)服務(wù)則側(cè)重軟件功能，通過云服務(wù)提供商提供的各類網(wǎng)絡(luò)服務(wù)如科大訊飛語音識別服務(wù)、Face++人臉識別服務(wù)，機器人廠商對外提供相應(yīng)的語音、人臉識別的應(yīng)用程序接口[42]。

4.2 實現(xiàn)對機器人廠商所提供基礎(chǔ)功能的重構(gòu)

機器人基礎(chǔ)功能，如自主導(dǎo)航、視頻感知、語音交互等，是靈活設(shè)計與實現(xiàn)面向療養(yǎng)服務(wù)特定復(fù)雜場景業(yè)務(wù)邏輯的基礎(chǔ)，實現(xiàn)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的機器人基礎(chǔ)功能是非常必要的[43]。

4.3 設(shè)計基于療養(yǎng)服務(wù)需求的核心業(yè)務(wù)邏輯

在重構(gòu)基礎(chǔ)功能之后，需要結(jié)合療養(yǎng)服務(wù)領(lǐng)域所提出的具體需求設(shè)計核心業(yè)務(wù)邏輯。核心業(yè)務(wù)邏輯具體指將基礎(chǔ)功能進行整合構(gòu)造每個場景的服務(wù)，再以一個個服務(wù)場景為基本單元，設(shè)計不同場景服務(wù)之間轉(zhuǎn)換的控制流程。

4.4 搭建后端大數(shù)據(jù)支撐平臺

核心業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)，需要機器人系統(tǒng)后端數(shù)據(jù)平臺的支撐[44]。數(shù)據(jù)支撐平臺負責(zé)采集、儲存、對接各種核心數(shù)據(jù)，如療養(yǎng)員的基本屬性信息、療養(yǎng)員的個人偏好情況、對接待服務(wù)的滿意度等。這些數(shù)據(jù)價值重大，數(shù)據(jù)量龐大，數(shù)據(jù)類型多樣，其采集、存儲以及和其他外部信息系統(tǒng)的互操作均需要強大的機器人后端大數(shù)據(jù)平臺的強力支撐。

4.5 設(shè)計與開發(fā)智能數(shù)據(jù)分析模型

數(shù)據(jù)分析模型是整個服務(wù)機器人的靈魂，是實現(xiàn)服務(wù)機器人智能化的核心。數(shù)據(jù)分析模型能夠使用深度學(xué)習(xí)、模式識別等人工智能相關(guān)技術(shù)，對數(shù)據(jù)支撐平臺中的數(shù)據(jù)進行處理和分析[45]，挖掘這些數(shù)據(jù)的規(guī)律，分析療養(yǎng)員的偏好和行為習(xí)慣，智能化生成療養(yǎng)員畫像，并用于指導(dǎo)療養(yǎng)工作的開展。

5 結(jié)語

在當前的“智能+”時代，我軍傳統(tǒng)的療養(yǎng)活動和療養(yǎng)服務(wù)任由工作人員人工完成，而人工完成又面臨時間、場地等客觀因素，以及疲勞感、信任度、專業(yè)性等主觀因素的局限。當前，療養(yǎng)已經(jīng)成為全體官兵維護身心健康、提升戰(zhàn)斗力的必要需求，這就要求我軍各療養(yǎng)機構(gòu)在療養(yǎng)理念、學(xué)科技術(shù)、保障機制等方面創(chuàng)新發(fā)展。對標新任務(wù)，明確新需求，本文對智能服務(wù)機器人在我軍療養(yǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用進行了初步探索，通過分析智能服務(wù)機器人在國內(nèi)外各領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀以及在我軍療養(yǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用背景、應(yīng)用基礎(chǔ)、應(yīng)用場景等，為智能服務(wù)機器人在我軍療養(yǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用指明了方向，對實現(xiàn)軍隊療養(yǎng)加速轉(zhuǎn)型發(fā)展，更好履行恢復(fù)提升部隊戰(zhàn)斗力使命任務(wù)具有重要意義。智能服務(wù)機器人的應(yīng)用不僅可以彌補傳統(tǒng)療養(yǎng)的短板，還能夠為新時期我軍療養(yǎng)事業(yè)的發(fā)展帶來新模式與新思路，我們相信，智能服務(wù)機器人對我軍療養(yǎng)領(lǐng)域必將產(chǎn)生重大影響。