家用机器人与家用电器的关系探究

黄晓霞

(启东市第二中等专业学校 江苏南通 226299)

现阶段，机器人的应用范围不断拓宽，不过受研发技术、控制水平以及生产成本的影响，许多家用机器人目前只可以帮助人们承担部分简单的家务，如清洁等，针对一些新的或复杂的任务如孩童教育、智慧家庭等，家用机器人的自我调整与反馈能力还需进一步增强，这也是目前研究的重点[1]。为进一步推动我国家用机器人行业智能化发展，必须深入对家用机器人与家用电器之间的关系进行探索，确保家用机器人具备家用电器的一些功能，通过这种方式为人们的生活提供更大的便利。

1 家用电器概述

在工业不断进步和经济不断发展的过程中，进一步提高了社会生产力，电器正是在这一背景下走进人们的生活。家用电器作为电器的重要构成，主要表示在家庭环境下使用的各种电器器具、电器产品。家用电器距今已经有了一百多年的发展历史，世界上第一台家用电器是由爱迪生发明的白炽电灯，至此开启了家用电器的时代。电灯的广泛使用为家庭生活创造了巨大便利，推动着人们传统家庭生活观念的转变，使得人们的夜间生活变得越来越丰富。家庭电器的发展是一个从无到有的过程，在上百年的历史中，家用电器的品种不断齐全，实现了从巨型化向微型化的跨越式发展，在家庭生活中充分解放了人们的双手，给家庭生活带来了巨大便利，能够为人们创造一个轻松、舒适的家庭环境，因此家用电器目前已经成为家庭生活中的一项必需品。对家用电器的界定，要求电器符合在家庭或类似环境下使用，除了家庭环境外的家用电器使用环境，其使用家庭电器的方式、目的、使用者、服务对象均与家庭环境下使用家用电器相似，如餐厅、酒店、办公室等特殊环境场所，在这些场所中对家用电器的使用有和家庭环境同样的需求[2]。

2 家用机器人

2.1 家用机器人的概念

20世纪末期，瑞典公司引入第一款量产的自动打扫机，英国戴森公司于2001 年推出了DC06 自动打扫机，拉开了清洁机器人进入家庭的序幕。2002 年，美国iRobot 公司推出第一款量产的自动打扫机Roomba，正式拉开了家用机器人发展的序幕。在科技不断进步的过程中，家用机器人逐渐成为了一种新的服务趋势，为家用机器人发展创造了良好契机。家用机器人主要是为人类提供家居服务的特种机器人，主要是从事家庭服务、维护、维修、运输、清洁、监护等工作的特种机器人。在数字产品大幅度增长的背景下，家用机器人将逐渐成为数字家庭的主导。根据家用机器人的用途不同以及适用范围的不同，可以将其分为厨师机器人、搬运机器人、娱乐机器人、电气机器人等各种，比如：电器类机器人是比较常见的一种，比较知名的有德国HOBOT 玻妞全自动擦玻璃机器人，用户可以利用手机、平板等移动终端与机器人进行连接，通过操作软件的方式指挥机器人执行家务。从机器人产业的发展现状来看，可以将能进入家庭的机器人分为清洁、孩童教育和智慧家庭三类，家用机器人是应用于家庭环境或类似环境中，可以满足人们基本家居生活需求的服务型机器人。

伴随着互联网技术、语音处理、图像处理、传感器、自动控制等技术的发展，机器人逐渐向基层家庭实现转化，在服务机器人中，家用机器人是一个发展速度较快的分支行业，根据家用机器人的适用范围、功能用途不同，可以将其划分为不同的类型，主要包括了家务、娱乐、陪护等类型[3]。近年来，在人工智能技术与机器人行业不断发展的过程中，国内外许多大型企业将目光瞄向了家用机器人领域，越来越多的家庭开始接受家用机器人这一新兴事物，使人们的生活品质得到了有效改善。从目前家用机器人的发展情况来看，其完全有可能替代传统家电市场，不仅如此，例如房屋建筑、家具，包括生活、生产中的许多工作在未来都可能被人工智能替代。在人类社会高度发达的今天，传统肢体上的延伸空间有限，未来大脑和意识的发展将成为主流，家用机器人必然成为人类社会未来发展的一大趋势。

2.2 家用机器人的分类标准

根据家用机器人的用途和范围不同，大致可以将家用机器人分为电器、娱乐、厨师、搬运等不同类型。其中电器机器人又可以称为应用机器人，这类机器人属于具备人工智能的家用电器，比如：吸尘器机器人是最典型的代表，外形与飞碟相似，具备超声波监视器，可以避免在运行的过程中发生碰撞而造成电气设备或家具损坏，搭载红外线眼能够避免在运行的过程中跌落楼梯。电器机器人除了常规的清洁功能外，还可以用于家庭安全方面，比较典型的有索尼AIBO 机器狗，用户可以通过手机、电脑等终端设备和机器人进行连接，利用互联网实现对电气机器人的指挥，从而实现保卫家庭的任务。娱乐机器人属于另一种家庭应用机器人，主要用于家庭娱乐。用户可以利用手机、电脑对机器人进行操控，在互联网的帮助下指挥机器人进行娱乐表演，而这种类型的机器人可以帮助人们缓解精神疲劳。日本是世界上最早生产娱乐机器人的国家，丰田公司于2000 年发布的ASIMO 是世界上第一台具有可控制、可行动、拟人化的娱乐机器人，随后索尼公司还推出了ORIO，可以实现跳舞、漫步等功能，甚至可应用于家庭的乐队演奏。厨师机器人即一种具备多功能的烹调设备，可以代替人工进行烹调操作。比如：2010年上海世博会上发布了世界首台中国厨师机器人——爱可，该厨师机器人具备人的外形特征，拥有人的“眼睛”和“嘴巴”，内置特殊烹调设备，同时连接了一个智能化的触摸屏，通过操作触摸屏可实现对机器人的控制；通过操作智能化触摸屏预先设定烹饪菜谱，可实现多种菜肴的烹饪。该设备一经亮相迅速引起了人们的关注，是家用机器人跨时代发展的重要体现。搬运机器人适用于家庭场景，代替人工搬运一些重物，处理一些家庭琐事，应用于家庭场景可以帮助人们节省大量处理家务的时间。比如：法国生产的一种小型家用机器人——Nao，这种机器人具有“人”的外形，是目前被认为有机会产品化并进入家庭的一种机器人。Nao的头部设置有中央处理器，代表了人的大脑，在“脑门”位置设置了一个触摸传感器，“眼睛”可以发射红外线，“耳朵”则是由扬声器组成，可实现完全程序化操作，很轻易做出一些复杂的动作，比如抓举物体、环境探测、声音和影响处理等，同时还搭载了一些常规设备的功能，如麦克风、数码相机等。

3 家用机器人和家用电器的异同点

3.1 家用机器人和家用电器的相同点

3.1.1 使用的场所相似

家用电器与家用机器人都可以在家庭或类似环境下使用，二者均具备相对完整且独立的产品形态，有着不同的服务对象，服务对象以不具备专业技能与知识的消费者为主。

3.1.2 具备的产品形态独立而完整

家用机器人与家用电器二者的产品形态可能存在差异。家用机器人的形态更加拟人化，形态种类比较丰富，家用电器的形态相对单一，二者在家庭生活中具有优势互补的效果，可以满足不同用户的不同需求。

3.1.3 代替人做事解放劳动力

家用电器和家用机器人在使用的过程中，可以代替人工从事一些简单的家务，它们都是由不同的功能模块和功能系统构成，在科技不断进步的过程中家用电器、家用机器人与人工智能技术的融合程度不断提升，具有一定的智能化特征，二者都能够在互联网技术的支持下进行操作，同时互联网技术的应用还能够进一步完善和增强二者的功能。

3.1.4 都具有一定智能化技术

家用机器人是传统家电与机器人融合后的产物，比如：美的、海尔、格力等企业集团成为了传统家电智能化、机械化发展的最大赢家。同时国内许多家电企业也开始在机器人领域布局，大力研发服务型机器人，积极推动机器人与传统家电产品的有效融合。比如：欣奕华公司推出的家庭小助手机器人，具备语音交互功能，可以还是先对智能家用电器的在线控制；福玛特公司推出的擦玻璃机器人、儿童机器人等人工智能时代的新产品，为用户生活提供了巨大帮助。建立在智能化技术的支撑之上，不断完善技术提升自身功能，以达到为人类服务的目标。

3.2 家用机器人和家用电器的不同点

3.2.1 产品形态不同

在家用机器人与家用电器产生密切联系的背景下，人们对于家庭生活的认知随之发生变化。比如：聊天机器人会代替人与用户聊天，机器人附带的语音控制功能，可以实现对吸尘器、电冰箱、电视机的控制[4]。护理机器人可以代替护理人员为用户擦拭身体，家用机器人的形态更多样，但是，家用电器的形态固定，生活中具有自动冲洗、烘干功能的智能马桶仅仅属于家用电器的范畴。人工智能时代下，一些搭载了人工智能技术的家用电器，将逐渐向智能化的方向发展，这是传统家电行业发展过程中的一次巨大革新，证明了家用机器人与家用电器之间存在紧密的联系。

3.2.2 服务主体特征不同

家用机器人更多是通过模拟人类肢体、器官的方式为用户提供服务；家用电器则是固定的一些功能，对人工的依赖性更强，不过在智能家电不断发展的过程中，人工操作的概率大幅降低，智能家电也具备一定的拟人化特征。家用机器人的服务内容往往可以满足用户在家庭生活中产生的一些新需求，相较于家用电器，家用机器人与“人”的联系更加紧密，可以看成是家用电器智能化发展的一种形态，不够却并非家用电器发展的最终形态[6]。简而言之，家用机器人和家用电器的服务，主要还是区分是“人”提供服务还是“机器”提供服务。

3.2.3 服务的体验不同

家用机器人本身需要和人的能力相关，智能机器人就是完成一些人们期望完成的事情，但是家用电器则和人的能力关联性不强，比如：擦窗机器人能替代人力劳动，完成人类做的事情，但是空调则只能制冷，这本身不是人力所能达到的。所以，在家用机器人出现以后，已经实现了从过去单一的智能家用电器到智能物联最后到覆盖整个家居系统的跨越式发展，这代表了未来智能家电发展的方向，同时也代表着人们生活习惯的变化方向，这一场技术革新将迎来家庭生活的新变化。

4 家用机器人与家用电器协同发展的困境

4.1 成本较高

现阶段，我国家用机器人的发展已经取得了巨大成就，家家户户几乎都可以看到家用机器人的身影。不过在实现家用机器人与家用电器有效融合，促进人工智能系统对家庭生活的全覆盖这一过程中仍有许多问题需要解决。在家用机器人不断发展的过程中，制造成本较高这一问题还未能充分得到解决，这是阻碍家用机器人广泛普及的一大因素。比如：高精度的机器人手臂在人工智能的支持下，可以模仿人类手臂的一些动作，甚至可以实现精细化操作，要想机器人手臂完全替代人类手臂的功能，在家庭生活中实现解放劳动力这一目标还有很长的一段路要走。由于机器人手臂的造价成本十分昂贵，远非一般家庭能够承受，因此目前这种类型的机器人主要应用于工业生产领域[5]。同时，其他一些先进的服务型机器人在家庭生活领域也有巨大应用价值，在工业生产领域积累了十分丰富的经验，不过也是因为制造成本的原因，影响了许多服务型机器人在家庭生活领域的推广和普及，实现服务型机器人低成本、小型化发展，将成为未来家用机器人发展的主要方向，关系着家用机器人是否能够成功在家庭领域普及。

4.2 灵活度不高

近年来，人们越来越重视人工智能与家用机器人的融合发展，但是家用机器人的灵活性还有待提高，相较于真正的人工操作，家用机器人还有很大的改进空间，这就导致家用机器人一时间无法完全替代人工操作，这是我国家用机器人发展过程中遇到的主要瓶颈。

4.3 安全问题

在机器人技术不断进步的背景下，家用机器人在使用的过程中经常会遇到故障问题，甚至在使用的过程中由于程序错误可能会导致安全事故发生。由于机器人大多采用高强度的金属材料制成，在使用的过程中如果因为操作失误、程序错误导致安全事故发生，将会对人们的身体造成伤害，且这种伤害是不可预测的，只有尽量做到操作规范，才能最大限度避免安全事故的产生，这是制约家用机器人推广和普及的主要原因之一。

5 家用机器人和家用电器的发展展望

5.1 神经网络信息和智能系统的融合

在对家用机器人人工智能进行优化的过程中，要高度重视神经网络系统与智能系统的有效融合。人工神经网络主要是多个神经元根据相应结构相互连接形成的网络系统，该网络系统具有强大的独立计算能力，具备多线程输入输出以及较强的拟合能力，不仅能够提高存储容量，还具有强大的容错性。建立神经网络系统能够有效提高机器人的自我学习能力和自我适应能力，可以让家用机器人快速适应复杂的工作环境，在大量神经元的帮助下实现对复杂工作条件的简化处理，提高家用机器人工作的逻辑性。该系统属于一种独特的高度非线程动力系统，将成为家用机器人智能化发展的一大趋势。

5.2 自动识别算法和可视化界面设计

在家用机器人不断发展的过程中，自动识别算法的优化和应用以及可视化界面的设计将成为发展的主要方向。自动识别算法优化对部分或所有程序进行优化的方式添加新算法，将其纳入人工智能的算法体系中，通过这种方式为机器人开发者提供在线支持，便于有效、快速地熟悉操作界面的内容，简化用户操作机器人的难度。在家用机器人框架设计中，经常会遇到程序设计环境较差的问题，对于部分向导型设计往往具有较强的一致性，没有体现出设计的差异性，导致部分模块的功能重复，这不仅会影响用户的体验，而且会降低家用机器人的工作效率。因此，在设计和开发家用机器人时，要面向用户，加强对用户的信息反馈，通过这种方式实现对家用机器人设计流程的优化，进一步提高家用机器人的可视化界面设计，以此强化用户的体验。在人民生活水平不断提升的背景下，价格不是考虑是否需要推出家用机器人的唯一标准，而现在主要的问题是，即便是完全不考虑成本，也很难推出一个简单操作且人工智能表现比较好的技术，这样一来，就产生了较大的管理压力，影响了消费者的使用体验。通过优化自动识别算法和可视化UI设计，才能让整体的机器人使用起来更便捷，真正感受到技术和科技协同发展所取得的强大效能[7]。因此，可以通过完善多传感器信息耦合技术，综合分析来自多个传感器的传感数据，并在技术融合之下，产生更加可靠、更加准确全面的信息，这样一来，在机器人装上更敏感的传感器之后，无疑是提升了整体的智能化水平，而融合后的多传感器系统能够更加完善、更加准确地反映被检测对象的特征，降低机器人在自动识别中产生的信息的不确定性，并通过可视化界面设计，有效带动提高信息的可靠性。

6 结语

综上所述，家用机器人与家用电器在目前的家庭生活中发挥出了巨大的应用价值，二者有一定的相似性，同时也存在一定差异。面向未来，家用机器人与家用电器都是以智能化为主要发展方向，人们需要克服的是家用机器人制造成本、运行安全性以及使用灵活性等方面的问题，逐渐提高家用机器人在家庭生活中的比例，不断强化家用机器人的功能，提高家用机器人在家庭生活中的适应性，最大限度解放劳动力，帮助人们节省更多的时间。因此，在实际的技术优化中，应当从提升感知力和加强控制两方面着手，提高机器人在复杂家用环境中的有效感知能力和建模能力，控制机器人做好所处环境的相应控制，提升人机协同的友好性，提高家用机器人和家用电器的关联，做好家用机器人的动态开发。