陽(yáng)帆 陳敏霞 孔維瑾 王菊穎

摘要：人口老齡化逐漸成為全球共同面臨的一個(gè)社會(huì)問(wèn)題，中國(guó)人口基數(shù)龐大，老齡化人口數(shù)量迅速增加，導(dǎo)致中國(guó)人口老齡化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，產(chǎn)生了越來(lái)越多的空巢老人。該課題基于AI人工智能在中國(guó)社會(huì)中的廣泛使用，針對(duì)高齡老人與殘疾人的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)及醫(yī)療與看護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高齡老人與殘疾人的健康監(jiān)測(cè)、人機(jī)情感交互的設(shè)計(jì)目的，并為解決中國(guó)的社會(huì)養(yǎng)老服務(wù)體系提出解決方案。

關(guān)鍵詞：人工智能;老年人;養(yǎng)老服務(wù);社會(huì)需求;情感交互

中圖分類號(hào)：TP18? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1009-3044（2019）01-0109-03

1 背景

2017年我國(guó)空巢老人達(dá)到1.69億，占全國(guó)人口的12%，其中有近一半的老年人屬于城鄉(xiāng)空巢和類空巢家庭[1]。另外，通過(guò)相關(guān)資料的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，老年人由于年齡增大其各項(xiàng)身體機(jī)能都在衰退，對(duì)于外界環(huán)境的改變適應(yīng)能力降低、身體靈活性逐漸下降，在心理上變得更加敏感、易孤獨(dú)，老年人自我照料能力下降，對(duì)他人照料的需求逐步增加，這種照料包括衣食住行各個(gè)方面，養(yǎng)老服務(wù)不足容易造成老年人晚年生活水平偏低，養(yǎng)老需求 成為老年人最常見的需求[2]。

完善社會(huì)養(yǎng)老服務(wù)體系是我國(guó)積極應(yīng)對(duì)人口老齡化，保障和改善民生的必然要求，也是當(dāng)前我國(guó)面對(duì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和勞動(dòng)分配改革所進(jìn)行的措施，因此，提高老年人的生活質(zhì)量，日常生活中的心理陪護(hù)、生活輔助以及日常監(jiān)護(hù)等逐漸成為老年生活的必然需求，為我國(guó)社會(huì)養(yǎng)老服務(wù)體系的完善提出最佳的解決方案成為當(dāng)前所需解決的重要問(wèn)題[3]。基于當(dāng)前國(guó)內(nèi)快速發(fā)展的人工智能機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)，該次課題為解決老人的養(yǎng)老問(wèn)題，對(duì)相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用以及產(chǎn)品所具備的相關(guān)功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用。

2 基于用戶需求的智能機(jī)器人設(shè)計(jì)研究

2.1 產(chǎn)品構(gòu)架理念分析

根據(jù)調(diào)研分析，目前市場(chǎng)上針對(duì)老年用戶的養(yǎng)老服務(wù)產(chǎn)品主要以智能服務(wù)終端為主，其解決的問(wèn)題主要集中在物理和生理層面，雖然對(duì)于老人的生活照料和康復(fù)護(hù)理起到了一定的作用，但唯獨(dú)不能實(shí)現(xiàn)的是給予老年人以精神慰藉，簡(jiǎn)而言之就是現(xiàn)存的養(yǎng)老服務(wù)產(chǎn)品缺乏針對(duì)老年人心理層面服務(wù)的功能[4]。

基于老年需求的養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人服務(wù)設(shè)計(jì)研究以最終融入老人生活為目的，力求設(shè)計(jì)一款同時(shí)兼?zhèn)湮锢?、生理以及心理層面服?wù)功能的智能養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人，該服務(wù)機(jī)器人的最大特點(diǎn)有：一是具備多種醫(yī)療救助和療養(yǎng)功能的移動(dòng)服務(wù)平臺(tái)終端，可以全天候的跟隨用戶并且在日常生活中對(duì)用戶進(jìn)行檢查，除了常規(guī)的檢查外還加入了用戶特殊需要的其他檢測(cè)，并通過(guò)佩戴終端實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶的心跳，脈搏等;二是在老人需要的時(shí)候進(jìn)行應(yīng)急救助和呼救，產(chǎn)品通過(guò)連接互聯(lián)網(wǎng)，利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)與醫(yī)院、家屬三方聯(lián)結(jié)，并將用戶的生理狀態(tài)實(shí)時(shí)傳送，使其在突發(fā)情況下可以第一時(shí)間呼救和聯(lián)系家屬，保障用戶的生命安全;三是具備情感交互功能，產(chǎn)品所具備的情感計(jì)算系統(tǒng)能夠分析用戶的情感意圖，做出情感反饋，主要體現(xiàn)在和用戶聊天交談、安慰用戶心理狀態(tài)、用戶術(shù)后的療養(yǎng)和心靈創(chuàng)傷后遺癥治療。

綜合對(duì)老年智能服務(wù)產(chǎn)品的調(diào)查分析，該項(xiàng)目方案的外在物質(zhì)載體為仿人形機(jī)器人，結(jié)合市場(chǎng)上已有的機(jī)器人的外觀以及充分考慮用戶的實(shí)際需求對(duì)外觀進(jìn)行設(shè)計(jì)，具備高親和力、接受能力和強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)是外觀的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2.2 智能情感交互設(shè)計(jì)

針對(duì)實(shí)現(xiàn)與用戶的情感交互方面，既精神慰藉、生活照料以及陪伴聊天等相關(guān)功能，該智能養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人基于AI人工智能，對(duì)于長(zhǎng)期有精神問(wèn)題、孤獨(dú)癥、老年癡呆癥的老人，可以做到最大范圍內(nèi)安慰以及平復(fù)老人的情緒，甚至做到如真人般的心靈交流和生活上的照料;另外針對(duì)類似的弱勢(shì)群體，也可以實(shí)現(xiàn)心靈上的慰藉，并進(jìn)行一定的心靈創(chuàng)傷后遺癥治療。

老年群體的監(jiān)護(hù)人可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行預(yù)先設(shè)置，其內(nèi)容包括老人的性別、年齡、愛好和生活習(xí)慣等生活化數(shù)據(jù)，養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人基于AI人工智能的應(yīng)用結(jié)合這些大數(shù)據(jù)，運(yùn)用心理學(xué)加以綜合分析生成其對(duì)老年人的補(bǔ)充性格，以更好地針對(duì)每一個(gè)老年人進(jìn)行心理陪護(hù)。換個(gè)角度來(lái)說(shuō)，智能養(yǎng)老機(jī)器人可以通過(guò)儲(chǔ)存、記憶分析老年人身邊較為親近的人群，例如子女、外孫等，并且進(jìn)行類似性格行為的模仿;這樣的設(shè)置使用戶在與產(chǎn)品接觸時(shí)不會(huì)產(chǎn)生抵觸情緒，同時(shí)使機(jī)器人在高度保護(hù)用戶情感的基礎(chǔ)上，與用戶建立心理層面的安全距離。

除了對(duì)于產(chǎn)品自身的功能，該機(jī)器人設(shè)計(jì)還考慮了與用戶身邊人群的交流服務(wù)，把對(duì)老人身體健康的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)送到子女和相關(guān)服務(wù)機(jī)構(gòu)的終端上，通過(guò)機(jī)器人的平臺(tái)讓子女實(shí)時(shí)關(guān)注老人的生活狀態(tài)，并且和老人實(shí)時(shí)視頻通話，讓在遠(yuǎn)方工作的子女能依舊在生活中陪伴老人。

2.3 外觀設(shè)計(jì)

因充分考慮到老年用戶的情況和生活環(huán)境，智能機(jī)器人在外觀上的設(shè)計(jì)采用親和力較高的卡通擬人造型，外形盡可能簡(jiǎn)約大方，除部分功能需要特殊的結(jié)構(gòu)外觀外，以簡(jiǎn)約風(fēng)為主要的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。其對(duì)應(yīng)用戶主要是以老人和患有心靈創(chuàng)傷后遺癥的相關(guān)弱勢(shì)群體，這類人群對(duì)產(chǎn)品使用的外觀要求是要避免沖擊性和強(qiáng)烈刺激感的外觀造型，選用可愛的卡通擬人造型可以增進(jìn)與老年用戶的親和力。

智能機(jī)器人的外觀色彩采用飽和度較低的純色，例如：粉紅、粉綠、粉藍(lán)、淺灰、白等顏色，以避免用戶在視覺層面的刺激[5]。另外在材料的使用方面，選用高強(qiáng)度的塑料避免外觀上有裸露的金屬件和結(jié)構(gòu)件以免造成二次傷害，參考醫(yī)療器械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，材料表面處理避免高反光和生硬的質(zhì)地，避免用戶在接觸產(chǎn)品時(shí)肢體因表面過(guò)于光滑生硬而產(chǎn)生不適感。

2.4 智能養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

首先是交互設(shè)計(jì)，采用以用戶為中心的設(shè)計(jì)方法，老年人作為最終的產(chǎn)品使用者，借助心理學(xué)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)支持實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的情感交互功能，以滿足老年群體需求作為設(shè)計(jì)對(duì)象的基本原則。

另外產(chǎn)品的感知系統(tǒng)是由語(yǔ)音傳感器、視覺傳感器、壓力傳感器、煙霧和有害氣體傳感器、光電傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、接近傳感器以及紅外傳感器共八大傳感器共同構(gòu)成的一個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)，主要的功能就是輔助健康監(jiān)測(cè)和情感交互的正常運(yùn)行[6]。在日常生活中主要用于對(duì)用戶的面部識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、觸摸感知、和肢體運(yùn)動(dòng)識(shí)別，為情感計(jì)算提供數(shù)據(jù)分析，觸摸感知、紅外識(shí)別、氣體檢測(cè)則用于用戶的健康監(jiān)測(cè)。

其次老年服務(wù)機(jī)器人還具備智能決策，它控制包括了在自主移動(dòng)，精確定位，識(shí)別抓取物體，人機(jī)交互，網(wǎng)絡(luò)控制等過(guò)程中的智能化的決策。其主要是指在無(wú)人干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行智能決策和實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的自動(dòng)決策控制技術(shù)，它可以通過(guò)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出解決方案，將解決方案作為情感反饋、動(dòng)作反饋使機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)作并完成指令。

最后，機(jī)器人通訊技術(shù)的運(yùn)用主要由兩個(gè)部分組成：一是利用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，通過(guò)通信技術(shù)在老年服務(wù)機(jī)器人上的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)、聲音和圖像等數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸，同時(shí)可以接受來(lái)自遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的命令和控制;二是基于GPRS 網(wǎng)絡(luò)的家用安防機(jī)器人遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)，提出了一種基于 Markov 的老年監(jiān)護(hù)機(jī)器人的快速定位方法，并采用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和 WEB 技術(shù)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控[7]。

3 產(chǎn)品原型及場(chǎng)景模擬

3.1 陪護(hù)功能

陪護(hù)功能的特點(diǎn)在于根據(jù)用戶的需要進(jìn)行療養(yǎng)方案的制定，通過(guò)仿人的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)功能并細(xì)化于日常生活中，產(chǎn)品除了開啟運(yùn)行時(shí)會(huì)進(jìn)行情感設(shè)定外，其特殊的醫(yī)療救護(hù)功能還可以根據(jù)用戶具體的病癥和同步用戶醫(yī)療數(shù)據(jù)制定陪護(hù)類型，比如高位截癱的老人，機(jī)器人主要以照顧用戶的飲食起居和進(jìn)行康復(fù)治療，其中包括抱病人上下床、按摩復(fù)健、喂食、喂藥等本由護(hù)工進(jìn)行的工作，并且在此期間上傳用戶的健康狀態(tài)數(shù)據(jù)。

醫(yī)療衛(wèi)生看護(hù)功能也是需要在產(chǎn)品體現(xiàn)的重要功能之一，它借助傳感網(wǎng)絡(luò)，可以監(jiān)測(cè)用戶的健康和衛(wèi)生以及監(jiān)測(cè)用戶所在空間的衛(wèi)生情況并進(jìn)行處置。當(dāng)機(jī)器人監(jiān)測(cè)到用戶所處的房間過(guò)于臟時(shí)將信息指令上傳并由家庭中的掃地機(jī)器人處理，當(dāng)用戶離開房間后，機(jī)器人則會(huì)對(duì)用戶房間進(jìn)行消毒處理。

另外當(dāng)用戶由戶外進(jìn)入戶內(nèi)時(shí)，機(jī)器人會(huì)通過(guò)掃描對(duì)用戶衣物進(jìn)行檢測(cè)并消毒，利用位于手臂的噴霧式消毒方式裝置進(jìn)行消毒，然后機(jī)器人進(jìn)行自我消毒清潔，保證在陪護(hù)用戶時(shí)自身的清潔衛(wèi)生安全。

3.2 智能醫(yī)療服務(wù)設(shè)計(jì)

醫(yī)療服務(wù)部分的功能實(shí)現(xiàn)有三個(gè)部分：

一為外觀上的實(shí)現(xiàn)，主要通過(guò)機(jī)器人的軀干部分進(jìn)行，在仿生的手臂部分，機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)抱、握、揉、捏、拿等多種動(dòng)作，對(duì)于需要進(jìn)行康復(fù)保健的用戶來(lái)說(shuō)可以做到如真人一樣的操作，并且在手臂上部分與用戶肢體接觸的位置采用了柔和的軟膠設(shè)計(jì);機(jī)器人的軀干用作的幅度為仿人狀態(tài)，通過(guò)傳感器捕捉用戶肢體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)快慢和節(jié)奏，這一部分功能主要針對(duì)了患有行動(dòng)不便的疾病的用戶群體，主要以進(jìn)行康復(fù)治療和陪護(hù)為主。

二為模塊治療組件的設(shè)計(jì)。針對(duì)不同用戶的身體狀態(tài)配置相關(guān)的醫(yī)療器械，包括：藥瓶、皮下注射器、起搏器、血糖檢測(cè)儀、呼吸機(jī)、霧化器等配件。在預(yù)先設(shè)定時(shí)可以根據(jù)用戶的疾病屬性去配置相關(guān)的配件，放置在臂部和胸部的艙室里面。方便在生活中能跟進(jìn)治療，防止用戶在戶外或者遠(yuǎn)離藥品等急救裝置時(shí)病發(fā)而錯(cuò)過(guò)救助時(shí)間。

三為網(wǎng)絡(luò)模塊。即機(jī)器人、醫(yī)院和家屬在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行三方聯(lián)接。機(jī)器人在配置上利用大數(shù)據(jù)生成一個(gè)獨(dú)立賬號(hào)，并且具備跟蹤定位、數(shù)據(jù)同步、實(shí)時(shí)共享、網(wǎng)絡(luò)報(bào)警以及資訊更新的功能。

3.3 突發(fā)情況處置

突發(fā)情況處置是基于用戶人身健康安全考慮，即當(dāng)用戶突發(fā)疾病時(shí)或者意外受傷時(shí)能進(jìn)行應(yīng)急處理。根據(jù)用戶的醫(yī)療記錄和病理特征，對(duì)應(yīng)機(jī)器人還在位于臂部和胸部的儲(chǔ)存艙室內(nèi)放置急救藥品和裝置比如呼吸機(jī)。當(dāng)用戶遭遇突發(fā)情況時(shí)，機(jī)器人進(jìn)入應(yīng)急處理狀態(tài)，并第一時(shí)間呼救（通知120急救中心）同時(shí)同步用戶信息和事發(fā)位置，并將此次突發(fā)情況備案儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，在醫(yī)療救助到達(dá)之前，機(jī)器人將進(jìn)行應(yīng)急的治療并等待醫(yī)療救助到達(dá)。例如用戶在公園突發(fā)心臟病時(shí)，機(jī)器人會(huì)呼叫急救中心并利用皮下注射器注射藥物緩解用戶的疼痛;如果產(chǎn)生暈厥或休克，利用胸口儲(chǔ)存?zhèn)}室內(nèi)的起搏器進(jìn)行救治;醫(yī)生到達(dá)后立刻進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，并將起搏器交給急救人員，面部和胸部的顯示屏則切換顯示為心率顯示。待完成救助后，機(jī)器人上傳突發(fā)情況數(shù)據(jù)，并由急救人員更換或補(bǔ)充儲(chǔ)存艙室內(nèi)的急救藥品和器械，最后應(yīng)急處理狀態(tài)結(jié)束。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)如今的中國(guó)是一個(gè)正在步入老齡化的國(guó)家，老人的贍養(yǎng)和照顧問(wèn)題是目前社會(huì)一直在關(guān)注的問(wèn)題，該項(xiàng)目立足民生熱點(diǎn)，以準(zhǔn)確把握老年需求、提升其生活質(zhì)量為初衷，針對(duì)高齡老人與殘疾人的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)及醫(yī)療與看護(hù)，運(yùn)用情感交互、人性化等專業(yè)知識(shí)并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，開展養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人服務(wù)設(shè)計(jì)研究。該課題旨在通過(guò)對(duì)高齡老人與殘疾人的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)及醫(yī)療看護(hù)，運(yùn)用養(yǎng)老服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，結(jié)合醫(yī)院，用戶和社區(qū)的三方互聯(lián)，同時(shí)實(shí)行線上與線下并行的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)措施，以解決高齡老人與殘疾人在使用智能醫(yī)療設(shè)備上的隱患問(wèn)題，避免醫(yī)療盲區(qū)，達(dá)到解決老年人以及殘疾人養(yǎng)老服務(wù)問(wèn)題的設(shè)計(jì)目的，在符合時(shí)代發(fā)展需求的前提下，社會(huì)意義以及實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值較大。

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