家用機器人與家用電器的關系探究

黃曉霞

(啟東市第二中等專業學校 江蘇南通 226299)

現階段，機器人的應用范圍不斷拓寬，不過受研發技術、控制水平以及生產成本的影響，許多家用機器人目前只可以幫助人們承擔部分簡單的家務，如清潔等，針對一些新的或復雜的任務如孩童教育、智慧家庭等，家用機器人的自我調整與反饋能力還需進一步增強，這也是目前研究的重點[1]。為進一步推動我國家用機器人行業智能化發展，必須深入對家用機器人與家用電器之間的關系進行探索，確保家用機器人具備家用電器的一些功能，通過這種方式為人們的生活提供更大的便利。

1 家用電器概述

在工業不斷進步和經濟不斷發展的過程中，進一步提高了社會生產力，電器正是在這一背景下走進人們的生活。家用電器作為電器的重要構成，主要表示在家庭環境下使用的各種電器器具、電器產品。家用電器距今已經有了一百多年的發展歷史，世界上第一臺家用電器是由愛迪生發明的白熾電燈，至此開啟了家用電器的時代。電燈的廣泛使用為家庭生活創造了巨大便利，推動著人們傳統家庭生活觀念的轉變，使得人們的夜間生活變得越來越豐富。家庭電器的發展是一個從無到有的過程，在上百年的歷史中，家用電器的品種不斷齊全，實現了從巨型化向微型化的跨越式發展，在家庭生活中充分解放了人們的雙手，給家庭生活帶來了巨大便利，能夠為人們創造一個輕松、舒適的家庭環境，因此家用電器目前已經成為家庭生活中的一項必需品。對家用電器的界定，要求電器符合在家庭或類似環境下使用，除了家庭環境外的家用電器使用環境，其使用家庭電器的方式、目的、使用者、服務對象均與家庭環境下使用家用電器相似，如餐廳、酒店、辦公室等特殊環境場所，在這些場所中對家用電器的使用有和家庭環境同樣的需求[2]。

2 家用機器人

2.1 家用機器人的概念

20世紀末期，瑞典公司引入第一款量產的自動打掃機，英國戴森公司于2001 年推出了DC06 自動打掃機，拉開了清潔機器人進入家庭的序幕。2002 年，美國iRobot 公司推出第一款量產的自動打掃機Roomba，正式拉開了家用機器人發展的序幕。在科技不斷進步的過程中，家用機器人逐漸成為了一種新的服務趨勢，為家用機器人發展創造了良好契機。家用機器人主要是為人類提供家居服務的特種機器人，主要是從事家庭服務、維護、維修、運輸、清潔、監護等工作的特種機器人。在數字產品大幅度增長的背景下，家用機器人將逐漸成為數字家庭的主導。根據家用機器人的用途不同以及適用范圍的不同，可以將其分為廚師機器人、搬運機器人、娛樂機器人、電氣機器人等各種，比如：電器類機器人是比較常見的一種，比較知名的有德國HOBOT 玻妞全自動擦玻璃機器人，用戶可以利用手機、平板等移動終端與機器人進行連接，通過操作軟件的方式指揮機器人執行家務。從機器人產業的發展現狀來看，可以將能進入家庭的機器人分為清潔、孩童教育和智慧家庭三類，家用機器人是應用于家庭環境或類似環境中，可以滿足人們基本家居生活需求的服務型機器人。

伴隨著互聯網技術、語音處理、圖像處理、傳感器、自動控制等技術的發展，機器人逐漸向基層家庭實現轉化，在服務機器人中，家用機器人是一個發展速度較快的分支行業，根據家用機器人的適用范圍、功能用途不同，可以將其劃分為不同的類型，主要包括了家務、娛樂、陪護等類型[3]。近年來，在人工智能技術與機器人行業不斷發展的過程中，國內外許多大型企業將目光瞄向了家用機器人領域，越來越多的家庭開始接受家用機器人這一新興事物，使人們的生活品質得到了有效改善。從目前家用機器人的發展情況來看，其完全有可能替代傳統家電市場，不僅如此，例如房屋建筑、家具，包括生活、生產中的許多工作在未來都可能被人工智能替代。在人類社會高度發達的今天，傳統肢體上的延伸空間有限，未來大腦和意識的發展將成為主流，家用機器人必然成為人類社會未來發展的一大趨勢。

2.2 家用機器人的分類標準

根據家用機器人的用途和范圍不同，大致可以將家用機器人分為電器、娛樂、廚師、搬運等不同類型。其中電器機器人又可以稱為應用機器人，這類機器人屬于具備人工智能的家用電器，比如：吸塵器機器人是最典型的代表，外形與飛碟相似，具備超聲波監視器，可以避免在運行的過程中發生碰撞而造成電氣設備或家具損壞，搭載紅外線眼能夠避免在運行的過程中跌落樓梯。電器機器人除了常規的清潔功能外，還可以用于家庭安全方面，比較典型的有索尼AIBO 機器狗，用戶可以通過手機、電腦等終端設備和機器人進行連接，利用互聯網實現對電氣機器人的指揮，從而實現保衛家庭的任務。娛樂機器人屬于另一種家庭應用機器人，主要用于家庭娛樂。用戶可以利用手機、電腦對機器人進行操控，在互聯網的幫助下指揮機器人進行娛樂表演，而這種類型的機器人可以幫助人們緩解精神疲勞。日本是世界上最早生產娛樂機器人的國家，豐田公司于2000 年發布的ASIMO 是世界上第一臺具有可控制、可行動、擬人化的娛樂機器人，隨后索尼公司還推出了ORIO，可以實現跳舞、漫步等功能，甚至可應用于家庭的樂隊演奏。廚師機器人即一種具備多功能的烹調設備，可以代替人工進行烹調操作。比如：2010年上海世博會上發布了世界首臺中國廚師機器人——愛可，該廚師機器人具備人的外形特征，擁有人的“眼睛”和“嘴巴”，內置特殊烹調設備，同時連接了一個智能化的觸摸屏，通過操作觸摸屏可實現對機器人的控制；通過操作智能化觸摸屏預先設定烹飪菜譜，可實現多種菜肴的烹飪。該設備一經亮相迅速引起了人們的關注，是家用機器人跨時代發展的重要體現。搬運機器人適用于家庭場景，代替人工搬運一些重物，處理一些家庭瑣事，應用于家庭場景可以幫助人們節省大量處理家務的時間。比如：法國生產的一種小型家用機器人——Nao，這種機器人具有“人”的外形，是目前被認為有機會產品化并進入家庭的一種機器人。Nao的頭部設置有中央處理器，代表了人的大腦，在“腦門”位置設置了一個觸摸傳感器，“眼睛”可以發射紅外線，“耳朵”則是由揚聲器組成，可實現完全程序化操作，很輕易做出一些復雜的動作，比如抓舉物體、環境探測、聲音和影響處理等，同時還搭載了一些常規設備的功能，如麥克風、數碼相機等。

3 家用機器人和家用電器的異同點

3.1 家用機器人和家用電器的相同點

3.1.1 使用的場所相似

家用電器與家用機器人都可以在家庭或類似環境下使用，二者均具備相對完整且獨立的產品形態，有著不同的服務對象，服務對象以不具備專業技能與知識的消費者為主。

3.1.2 具備的產品形態獨立而完整

家用機器人與家用電器二者的產品形態可能存在差異。家用機器人的形態更加擬人化，形態種類比較豐富，家用電器的形態相對單一，二者在家庭生活中具有優勢互補的效果，可以滿足不同用戶的不同需求。

3.1.3 代替人做事解放勞動力

家用電器和家用機器人在使用的過程中，可以代替人工從事一些簡單的家務，它們都是由不同的功能模塊和功能系統構成，在科技不斷進步的過程中家用電器、家用機器人與人工智能技術的融合程度不斷提升，具有一定的智能化特征，二者都能夠在互聯網技術的支持下進行操作，同時互聯網技術的應用還能夠進一步完善和增強二者的功能。

3.1.4 都具有一定智能化技術

家用機器人是傳統家電與機器人融合后的產物，比如：美的、海爾、格力等企業集團成為了傳統家電智能化、機械化發展的最大贏家。同時國內許多家電企業也開始在機器人領域布局，大力研發服務型機器人，積極推動機器人與傳統家電產品的有效融合。比如：欣奕華公司推出的家庭小助手機器人，具備語音交互功能，可以還是先對智能家用電器的在線控制；福瑪特公司推出的擦玻璃機器人、兒童機器人等人工智能時代的新產品，為用戶生活提供了巨大幫助。建立在智能化技術的支撐之上，不斷完善技術提升自身功能，以達到為人類服務的目標。

3.2 家用機器人和家用電器的不同點

3.2.1 產品形態不同

在家用機器人與家用電器產生密切聯系的背景下，人們對于家庭生活的認知隨之發生變化。比如：聊天機器人會代替人與用戶聊天，機器人附帶的語音控制功能，可以實現對吸塵器、電冰箱、電視機的控制[4]。護理機器人可以代替護理人員為用戶擦拭身體，家用機器人的形態更多樣，但是，家用電器的形態固定，生活中具有自動沖洗、烘干功能的智能馬桶僅僅屬于家用電器的范疇。人工智能時代下，一些搭載了人工智能技術的家用電器，將逐漸向智能化的方向發展，這是傳統家電行業發展過程中的一次巨大革新，證明了家用機器人與家用電器之間存在緊密的聯系。

3.2.2 服務主體特征不同

家用機器人更多是通過模擬人類肢體、器官的方式為用戶提供服務；家用電器則是固定的一些功能，對人工的依賴性更強，不過在智能家電不斷發展的過程中，人工操作的概率大幅降低，智能家電也具備一定的擬人化特征。家用機器人的服務內容往往可以滿足用戶在家庭生活中產生的一些新需求，相較于家用電器，家用機器人與“人”的聯系更加緊密，可以看成是家用電器智能化發展的一種形態，不夠卻并非家用電器發展的最終形態[6]。簡而言之，家用機器人和家用電器的服務，主要還是區分是“人”提供服務還是“機器”提供服務。

3.2.3 服務的體驗不同

家用機器人本身需要和人的能力相關，智能機器人就是完成一些人們期望完成的事情，但是家用電器則和人的能力關聯性不強，比如：擦窗機器人能替代人力勞動，完成人類做的事情，但是空調則只能制冷，這本身不是人力所能達到的。所以，在家用機器人出現以后，已經實現了從過去單一的智能家用電器到智能物聯最后到覆蓋整個家居系統的跨越式發展，這代表了未來智能家電發展的方向，同時也代表著人們生活習慣的變化方向，這一場技術革新將迎來家庭生活的新變化。

4 家用機器人與家用電器協同發展的困境

4.1 成本較高

現階段，我國家用機器人的發展已經取得了巨大成就，家家戶戶幾乎都可以看到家用機器人的身影。不過在實現家用機器人與家用電器有效融合，促進人工智能系統對家庭生活的全覆蓋這一過程中仍有許多問題需要解決。在家用機器人不斷發展的過程中，制造成本較高這一問題還未能充分得到解決，這是阻礙家用機器人廣泛普及的一大因素。比如：高精度的機器人手臂在人工智能的支持下，可以模仿人類手臂的一些動作，甚至可以實現精細化操作，要想機器人手臂完全替代人類手臂的功能，在家庭生活中實現解放勞動力這一目標還有很長的一段路要走。由于機器人手臂的造價成本十分昂貴，遠非一般家庭能夠承受，因此目前這種類型的機器人主要應用于工業生產領域[5]。同時，其他一些先進的服務型機器人在家庭生活領域也有巨大應用價值，在工業生產領域積累了十分豐富的經驗，不過也是因為制造成本的原因，影響了許多服務型機器人在家庭生活領域的推廣和普及，實現服務型機器人低成本、小型化發展，將成為未來家用機器人發展的主要方向，關系著家用機器人是否能夠成功在家庭領域普及。

4.2 靈活度不高

近年來，人們越來越重視人工智能與家用機器人的融合發展，但是家用機器人的靈活性還有待提高，相較于真正的人工操作，家用機器人還有很大的改進空間，這就導致家用機器人一時間無法完全替代人工操作，這是我國家用機器人發展過程中遇到的主要瓶頸。

4.3 安全問題

在機器人技術不斷進步的背景下，家用機器人在使用的過程中經常會遇到故障問題，甚至在使用的過程中由于程序錯誤可能會導致安全事故發生。由于機器人大多采用高強度的金屬材料制成，在使用的過程中如果因為操作失誤、程序錯誤導致安全事故發生，將會對人們的身體造成傷害，且這種傷害是不可預測的，只有盡量做到操作規范，才能最大限度避免安全事故的產生，這是制約家用機器人推廣和普及的主要原因之一。

5 家用機器人和家用電器的發展展望

5.1 神經網絡信息和智能系統的融合

在對家用機器人人工智能進行優化的過程中，要高度重視神經網絡系統與智能系統的有效融合。人工神經網絡主要是多個神經元根據相應結構相互連接形成的網絡系統，該網絡系統具有強大的獨立計算能力，具備多線程輸入輸出以及較強的擬合能力，不僅能夠提高存儲容量，還具有強大的容錯性。建立神經網絡系統能夠有效提高機器人的自我學習能力和自我適應能力，可以讓家用機器人快速適應復雜的工作環境，在大量神經元的幫助下實現對復雜工作條件的簡化處理，提高家用機器人工作的邏輯性。該系統屬于一種獨特的高度非線程動力系統，將成為家用機器人智能化發展的一大趨勢。

5.2 自動識別算法和可視化界面設計

在家用機器人不斷發展的過程中，自動識別算法的優化和應用以及可視化界面的設計將成為發展的主要方向。自動識別算法優化對部分或所有程序進行優化的方式添加新算法，將其納入人工智能的算法體系中，通過這種方式為機器人開發者提供在線支持，便于有效、快速地熟悉操作界面的內容，簡化用戶操作機器人的難度。在家用機器人框架設計中，經常會遇到程序設計環境較差的問題，對于部分向導型設計往往具有較強的一致性，沒有體現出設計的差異性，導致部分模塊的功能重復，這不僅會影響用戶的體驗，而且會降低家用機器人的工作效率。因此，在設計和開發家用機器人時，要面向用戶，加強對用戶的信息反饋，通過這種方式實現對家用機器人設計流程的優化，進一步提高家用機器人的可視化界面設計，以此強化用戶的體驗。在人民生活水平不斷提升的背景下，價格不是考慮是否需要推出家用機器人的唯一標準，而現在主要的問題是，即便是完全不考慮成本，也很難推出一個簡單操作且人工智能表現比較好的技術，這樣一來，就產生了較大的管理壓力，影響了消費者的使用體驗。通過優化自動識別算法和可視化UI設計，才能讓整體的機器人使用起來更便捷，真正感受到技術和科技協同發展所取得的強大效能[7]。因此，可以通過完善多傳感器信息耦合技術，綜合分析來自多個傳感器的傳感數據，并在技術融合之下，產生更加可靠、更加準確全面的信息，這樣一來，在機器人裝上更敏感的傳感器之后，無疑是提升了整體的智能化水平，而融合后的多傳感器系統能夠更加完善、更加準確地反映被檢測對象的特征，降低機器人在自動識別中產生的信息的不確定性，并通過可視化界面設計，有效帶動提高信息的可靠性。

6 結語

綜上所述，家用機器人與家用電器在目前的家庭生活中發揮出了巨大的應用價值，二者有一定的相似性，同時也存在一定差異。面向未來，家用機器人與家用電器都是以智能化為主要發展方向，人們需要克服的是家用機器人制造成本、運行安全性以及使用靈活性等方面的問題，逐漸提高家用機器人在家庭生活中的比例，不斷強化家用機器人的功能，提高家用機器人在家庭生活中的適應性，最大限度解放勞動力，幫助人們節省更多的時間。因此，在實際的技術優化中，應當從提升感知力和加強控制兩方面著手，提高機器人在復雜家用環境中的有效感知能力和建模能力，控制機器人做好所處環境的相應控制，提升人機協同的友好性，提高家用機器人和家用電器的關聯，做好家用機器人的動態開發。