田國會:讓機器人學會做家務
想象這樣一幅畫面:當你行動不便時,有機器人為你打掃房間;當你年老體弱時,有機器人為你端茶倒水;當你身體不適時,有機器人為你測量體溫、血壓和心率,并向家人傳輸你的即時健康信息……
目前對大多數人而言,這仍是科幻場景。但山東大學的一項研究,為更多機器人走入家庭生活開辟了高速入口。近日,山東大學控制科學與工程學院博士生導師田國會主持的“智能敏捷家庭助理機器人綜合平臺”通過技術鑒定。該項研究將機器人技術和智能空間技術相結合,有望讓機器人學會做家務,成為家庭中的生活助理。
田國會是山東省機器人發展專家咨詢委員會委員,他在國內首先提出“服務機器人智能空間”的概念,該項目組獲得了國家“863”計劃重點項目課題支持。
隨著機器人研究與應用的飛速發展,在工廠車間,使用機械手已經相當普遍。但是,機器人走進家庭卻遭遇瓶頸。田國會分析,究其原因,家庭環境的雜亂無章為機器人活動造成很大障礙。“對機器人而言,如何確定物品的精確位置,這是首先需要克服的難題。”田國會說。如果給每個機器人使用定位導航技術,將大量家庭物品信息錄入數據庫,技術成本就會很高,這是把機器人擋在普通家庭門外的重要原因。
田國會在東京大學做博士后研究工作期間,采用了“服務機器人智能分布”的思想。何謂空間里的智能分布?舉例來說,如果把機器人的眼睛(也就是攝像頭)放到服務環境高處,比如掛到屋頂上,是不是看得更高更遠?這個攝像頭顯然可以獲得更多的信息。與此同時,當家庭環境中有多個機器人工作時,可以共享這個“眼高于頂”的攝像頭。
“這是一條真正讓服務機器人走向人類生活的道路,很多專家把這項技術稱作一條高速公路。”田國會說。相比于把單個機器人向著越來越復雜的方向改進,智能空間反其道而行,化零為整,把智能分布到整個空間中。
“在有遮擋、擺放雜亂的家庭環境中完成智能空間的搭建后,可通過無線射頻技術,進行目標物品粗定位,再啟動輔助的機載攝像頭找到物品。機器人只要通過大體輪廓就可以比較容易地識別物品,然后通過二維條形碼‘理解物品’,進一步執行具體的任務。”田國會說。服務機器人智能空間采用無線傳感網絡技術設計,實現了智能空間綜合信息、命令傳輸異構網絡平臺,實現了智能空間信息的分布獲取、平臺共享和語音、動作、手勢等多種人機交互方式。
隨著老齡化社會的到來,老人在家中少人陪伴將成為一個社會問題。讓機器人輔助家人監護老人,也是田國會研究的重點。當老人在家中摔倒,機器人能[FS:PAGE]檢測到老人摔倒的動作,確定老人的位置并馬上來到老人身邊,通過機載攝像頭近距離觀察老人的狀態,識別這個動作并把信息發送給家人和社區醫療中心。
“如果機器人可以看人‘臉色’行事,就可以提供更高智能的主動服務。這也是我們研究中的重點之一。”田國會說,讓機器人不只是機械地工作,而是提供更高智能、更加人性化的服務,這決定了機器人能否最終被家庭所接受。當老人作出了躺下這一動作,機器人能否理解他是跌倒了,還是要休息?這需要機器人區分老人的行為意圖,比如躺在床上或沙發上,這和躺在地上有不同的意義。在智能空間中,無線傳感器技術還可以及時檢測老人的生命參數,比如脈搏、血壓、體溫等。這項技術有望在醫院、敬老院、福利院或者殘疾人學校等公共場所率先試用。
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