鄒禮楊 曹偉智 魯迅美術(shù)學(xué)院

王昕鈺 沈陽師范大學(xué)

0 前言

信息技術(shù)的飛速發(fā)展與智能產(chǎn)品的出現(xiàn)，已逐漸被人們所認(rèn)識到，智慧社區(qū)是未來社區(qū)的發(fā)展方向。目前，已有不少研究人員對智能機器人進(jìn)行了研究，陳亮[1]等人從學(xué)術(shù)文獻(xiàn)角度提出規(guī)?；⒅悄芑?、類人化和交互形式多樣化是未來服務(wù)機器人發(fā)展的重要趨勢。在智能技術(shù)方面，中國礦業(yè)大學(xué)圖書館[2]設(shè)計與實現(xiàn)了高校圖書館智能服務(wù)機器人語音互動、智能咨詢、信息播報、路線導(dǎo)引等智慧化服務(wù)。崔浩[3]等人將智能導(dǎo)診服務(wù)機器人融合了智能語意理解分析、圖形化可視界面設(shè)計、傳感器應(yīng)用、路徑規(guī)劃、臉部識別等技術(shù)。在人機交互方面，陳俊濤[4]等人應(yīng)用LD3320 語音識別模塊對語音進(jìn)行檢測識別，實現(xiàn)了簡單的人機語音交互。田蔚瀚[5]等人進(jìn)行了家庭機器人手眼協(xié)調(diào)識別技術(shù)與物品靈巧操作規(guī)劃方法的研究。

1 智慧社區(qū)的定義及發(fā)展趨勢

智慧社區(qū)的口號早在20 世紀(jì)90 年代末已經(jīng)出現(xiàn)，從1997年開始，在John M Eger教授的領(lǐng)導(dǎo)下開始致力于智慧社區(qū)的建設(shè)與推廣[6]，出版了《智慧社區(qū)指導(dǎo)手冊》等成果。該組織將智慧社區(qū)定義為：有意識地使用信息技術(shù)改變其區(qū)域內(nèi)的生活與工作，這是一種顯著的、根本性的而不是遞增式的改變方式。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧社區(qū)將會給用戶帶來更多元化、豐富的應(yīng)用體驗，智慧社區(qū)也將呈現(xiàn)更為集成化、智能化的發(fā)展趨勢。未來社區(qū)生活中，智慧社區(qū)的智能化元素將滲透到居民生活的各個層面[7]。

2 智慧社區(qū)現(xiàn)狀問題分析

2.1 設(shè)計目的與實踐中產(chǎn)生的額外成本之間的矛盾

智慧社區(qū)公共產(chǎn)品的設(shè)計是為了節(jié)約人力資源方面的開支，但在實踐中從服務(wù)執(zhí)行者的角度來看，所謂的“智慧”之處主要建立在“互聯(lián)網(wǎng)+人工服務(wù)”的基礎(chǔ)上，如設(shè)備報修是通過互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)的，但需要服務(wù)人員到位處理；車輛占道是通過監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)的，但需要保安人員到場協(xié)調(diào)等。于是，智慧社區(qū)只實現(xiàn)了表面的智能化，依然需要大量人力資源成本。

2.2 老齡化加劇對智慧社區(qū)服務(wù)類產(chǎn)品創(chuàng)新的迫切性

我國老年人口系數(shù)已于1999 年10 月達(dá)到10%，已正式進(jìn)入老齡化社會。預(yù)計到2050 年，我國老年人口系數(shù)將達(dá)到34%，屆時我國將成為超老型社會國家。社區(qū)中空巢老人的數(shù)量也在逐年增加，老齡人口的心理孤獨感加重，心理需求問題不容忽視。且在老齡人口中，很大一部分人不適應(yīng)日益更新?lián)Q代的電子設(shè)施，對于不會使用智能設(shè)備的老年人或者缺乏文化知識基礎(chǔ)的人來說，想通過復(fù)雜的線上智能產(chǎn)品實現(xiàn)自身的服務(wù)，在沒有他人的幫助下，很難獨立完成。

圖1 人口老齡化預(yù)測趨勢

2.3 社區(qū)服務(wù)差異性不足

在居民生活空間中注入科學(xué)理念和專業(yè)設(shè)計固然能夠提升民生服務(wù)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、一體化和均等化程度，但是采取“統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一實施，統(tǒng)一接口”，由此產(chǎn)生的物業(yè)管理、智能樓宇、居家養(yǎng)老、安防監(jiān)控等服務(wù)，其標(biāo)準(zhǔn)是“一刀切”的，這種屬性顯然不能與社區(qū)類型和居民樣貌的繁雜性與多樣性相適應(yīng)，見表1。

表1 智慧社區(qū)現(xiàn)狀問題分析

3 社區(qū)智能服務(wù)機器人的設(shè)計研究

3.1 機器人功能需求研究

3.1.1 健康監(jiān)測功能

隨著中國進(jìn)入老齡化社會，以及獨生子女的普遍現(xiàn)象，獨居老人增多。由于老人身體各項機能的減退，大多數(shù)老人患有高血壓、高血糖等常見的老年慢性疾病，而子女由于工作忙碌，無法直接有效地及時獲得有關(guān)老人健康狀況的信息，因此智能機器人平臺建立的自助健康監(jiān)測不失為一種低成本、高效率的方式。機器人根據(jù)定位規(guī)劃最合適的路線，乘坐電梯，找到指定的社區(qū)老人住所，老人僅需在家開門即可。老人根據(jù)智能服務(wù)機器人的語音指令，將手臂伸進(jìn)機器人特定的傳感器端便可測量血壓、血氧、血脂以及其他生理數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)將儲存至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，建立專屬的健康檔案，并可長時間移動跟蹤、分析、評估，智能監(jiān)測每位老人的健康狀況。當(dāng)老人的生理數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)可通過綁定平臺提醒家庭成員或社區(qū)工作人員及時調(diào)整，關(guān)注老人身體狀態(tài)或必要時緊急就醫(yī)，相當(dāng)于社區(qū)獨居老人的線上私人醫(yī)生，見圖2。

3.1.2 獨居老人關(guān)愛功能

由于老年人接受新事物的能力變差，社交圈縮小，很容易缺乏安全感，尤其是空巢老人，心理會產(chǎn)生極度的孤獨感和空虛感，因此空巢老人的情感慰藉不容忽視。機器人與老人的互動應(yīng)以直接語音交流、對話命令為主[8]。機器人作為獨居老人與社區(qū)、子女聯(lián)系的一個重要橋梁，老人可以通過直接與機器人對話，如發(fā)布“幫我聯(lián)系XXX”或“打視頻電話給XXX”等命令，機器人就會通過網(wǎng)絡(luò)電話的方式聯(lián)系到相關(guān)人員。機器人在聊天時可以按老人最感興趣的幾大方面如新聞資訊、日常寒暄、健康飲食和養(yǎng)身保健等作為語音聊天的主要內(nèi)容。這些內(nèi)容在機器開發(fā)設(shè)計時進(jìn)行編程導(dǎo)入，使用時老人只需直接跟機器對話，機器人就會根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容與老人進(jìn)行語音聊天，且語音聊天內(nèi)容會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息內(nèi)容自動更新，保證內(nèi)容的時效性，見圖3。

圖3 陪伴關(guān)愛服務(wù)

3.1.3 社區(qū)安全監(jiān)控功能

該功能在設(shè)計上以巡邏勘察和防疫測溫為主。機器人在巡邏中自主規(guī)劃路線，無死角進(jìn)行巡邏篩查，主要包括社區(qū)環(huán)境巡視、視頻監(jiān)控、異常情況探測和火災(zāi)預(yù)警等，能部分或者全部代替人工執(zhí)行安保任務(wù)。機器人屏幕上方的攝像頭可以360°旋轉(zhuǎn)，可彌補傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)位置固定、攝像頭存在死角的缺陷，能全面地監(jiān)控作業(yè)。機器人通過傳感器與煙霧傳感器驅(qū)動系統(tǒng)，在感應(yīng)到甲烷、丙烷和丁烷等有害氣體且達(dá)到一定濃度時，第一時間監(jiān)測評估社區(qū)環(huán)境的安全等級，并自動觸發(fā)報警系統(tǒng)，提醒現(xiàn)場居民撤離，通知社區(qū)安保人員，保障居民的人身安全[9]，見圖4。

圖4 機器人危險預(yù)警功能

機器人在巡檢的同時還可運用紅外熱成像智能測溫系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)距離、大面積的非接觸式快速測溫，機器人僅需在人面前停留幾秒，便可獲取居民的體溫數(shù)據(jù)。一旦被測者體溫超過閾值，或遇到不戴口罩的居民，其屏幕上的攝像頭可第一時間對其進(jìn)行捕捉拍照，并對其喊話提醒，見圖5。

圖5 機器人測溫功能

3.2 機器人交互性研究

社區(qū)智能服務(wù)機器人與居民的交互功能以行為動作交互、語音交互與APP交互為主。動作交互與語音交互操作簡單、通用性高，適合社區(qū)中的絕大部分人群，老人、兒童以及文化程度較低的居民適用性更高。機器人通過記錄手指的手勢和屏幕中的攝像頭來識別人的表情動作，配合語音交互的方式與此類居民實現(xiàn)交互行為[10]。界面APP可以連接手機，適合中青年與上班族等能夠使用復(fù)雜智能設(shè)備的人群，可以在線上進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，應(yīng)用更為方便靈活，見圖6。

圖6 機器人交互界面

3.3 造型與結(jié)構(gòu)研究

智能機器人的高度設(shè)計應(yīng)選擇低高度、低底盤、可升縮的設(shè)計，以適應(yīng)社區(qū)中路面的復(fù)雜性。輪子設(shè)計選擇覆帶式輪子，見圖7。其接地較低，有較強的穩(wěn)定性，爬坡能力超強，適用于社區(qū)常見的不平整路面或上坡等情況。在履帶式輪子的設(shè)計上，可以通過輪子中間的支柱改變輪子的高度來提高機器人的底盤高度，以便機器人能順路通過障礙物或地面積水。

為增加人機交互的舒適性，在機器人為老人進(jìn)行健康檢測時應(yīng)采取可伸縮設(shè)計?？紤]到居家老人一般以坐姿監(jiān)測為主，通過機器人內(nèi)部的支柱伸縮可到達(dá)老人坐姿最舒適的伸手高度的視線高度，同時也方便老人在測量后觀察到屏幕中的數(shù)據(jù)信息。此伸縮設(shè)計既能使機器人在健康監(jiān)測時符合人機工程學(xué)，提高交互舒適性，又能在巡航模式時保證其穩(wěn)定性。

圖7 履帶式輪子

機器人的側(cè)面設(shè)計了燈條，在機器人電量充足時呈現(xiàn)綠色，若機器人電量不足便會變成紅色警報，同時自動規(guī)劃返程路線，通知下一臺機器人準(zhǔn)備替補。機器人的充電位置在后背，蓋子顏色與機身一致，隱蔽美觀，在充電時僅需將蓋子打開與專屬充電樁連接即可。在機器人的色彩選擇上采用了雙色制風(fēng)格，以白灰黑冷色調(diào)為主，再用亮色（綠燈、藍(lán)光）作為點綴，讓機器人看起來既統(tǒng)一又有層次感，見圖8。

圖8 機器人的伸縮方式與充電接口

4 結(jié)束語

基于居民多樣性需求實現(xiàn)社區(qū)智慧化是本次研究的前提與基礎(chǔ)，本文對于社區(qū)服務(wù)機器人的創(chuàng)新性探索主要從功能性探索、造型與結(jié)構(gòu)探索、趣味化探索這幾個方面展開，以用戶為中心、為設(shè)計方法，提出設(shè)計一款具有多功能模塊、適合社區(qū)環(huán)境背景的智能服務(wù)機器人。人工智能或機器人畢竟是技術(shù)手段的產(chǎn)物，除了考慮人工智能帶來的便捷與舒適，在未來的設(shè)計中應(yīng)更注重與人的溝通和服務(wù)體驗，使智能服務(wù)機器人讓社區(qū)更溫暖、溫馨。