摘要:智能机器人的含义 人工智能是指智能机器所执行的通常与人类智能 有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理 解、设计、思考、规划、学习和向题求解等思维活 动。智能机器人是人工智能研究的一个重要分支。智 能机器人的研究和应用体现了广泛的学科交叉

智能机器人的含义

人工智能是指智能机器所执行的通常与人类智能

有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理

解、设计、思考、规划、学习和向题求解等思维活

动。智能机器人是人工智能研究的一个重要分支。智

能机器人的研究和应用体现了广泛的学科交叉，涉及

众多的课题，如机器人的体系结构、机构、控制、职

能、视觉、触觉、力觉、听觉、机器人装配、恶劣环

境下的机器人以及机器人语言等。

严格地讲，智能机器人是具有感知、思维和动作

的机器。

动作()说明智能机器人不是一个单纯的

软件体，它具有可以完成作业的机构和驱动装置。例

如可以把一物体由一位置运送到另一位里，可以去维

修某一设备，可以拆除危险品，可以在太空或水下采

集样品和人想做的其他任何作业。

思维()是说它并不是简单地由人以某

种方式来命令它干什么，它就会干什么，而是自身具

有解决问题的能力，或者它会通过学习，自己找到解

决间题的办法。例如:它可以根据设计，为一个复杂

机器找到零件的装配办法及顺序，指挥执行机构，即

动作部分去装配完成这个机器。

感知()是指发现、认识和描述外部环

境和自身状态的能力。如装配作业，它要能找到和识

别所要的工件，能为机器人的运动找到道路，发现并

测里障碍物，发现和认识到危险等。人们很自然地把

思维能力视为智能，其实，智能机器人是一个复杂的

软、硬件并具有多种功能的综合体。感知能力是智能

的一个很重要组成部分。以至子有人把感知外部环境

的能力就视为智能。

提起机器人(Robot)就使人想象它应具有一些

人的智力。由于在机器人的发展历史上，首先大最出

现，并且已被人类广泛应用的机器人，如弧焊、点

焊、喷漆等机器人等，并不具有任何智能。所以，作

为区分，又有智能机器人这一名词的出现。然而，即

使对智能机器人也不能期望它完全实现人的智能。

目前人工智能的能力还很有限，所以对智能机器

人的能力的要求也必然是随着技术的进步而水涨船

高。对能在一定程度上感知环境，其有一定适应能力

和解决问题本领的机器人就称之为具有“智能”。

工业机器人智能化至少包括以下四个方面:感觉

功能、控制功能、移动功能和安全可靠性(自诊断、

自修复功能)。

1感觉功能智能化

1)检测智能化的工业机器人除具有对本身的

位姿、速度等状态的内部检测外，还必须具备对外界

对象物的状态和环境状况等的外部检侧。其实质类似

于人的五官和身体感觉功能，即视觉、触觉、力觉、

滑觉、接近觉、压觉、听觉、味觉、噢觉、温觉等。

上述前5种感觉在本篇第5、6章已有详述。此处

“压觉”指机器人感知在垂直于其手部与对象物接触

面上的力的能力;“听觉”指机器人对于音响的分辨

能力，“味觉”指机器人对于液态物质等成分的分析

能力，“嗅觉”指机器人对于气态物质等成分的分析

能力;“温觉”指机器人对温度信息的瘫知能力。

各类感觉及其信息的融合所形成的外部检侧与机

器人动作控制的智能化密切相关。图27.7-1给出了

非智能机器人与智能机器人控制信息的产生方式。

2)控制信息交换信息传递形态多种多样，为

保证相互匹配，可采用制造自动化协议(-

ing ,，MAP)等以实现信息传递与

交换的标准化。

3)识别对内、外部检测结果分析整理，变为

控制信号，决策行动，必须具有识别功能，将必要的

信息以一定的基准集约或融合。

2控制功能智能化

(1)示教的智能化

1)示教再现型机器人的示教无论直接示教还

是远程示教(用操作杆或操纵把)，在操作人员的脑

中难以定盈化，又如位姿不可能完全收人控制系统

内，且由于机械的原因、传感器的分辨力等，都不可

避免地引人误差，精度难以评价。

2)数控机器人的示教理论上直接指示位姿输

人数据，避开误差，但实际不可避免，包括动作机

构、工作空间狭窄引起的违章操作、连接处非线性摩

擦变形等。检出工具中心点(TCP)进行反馈，方法

较简便，但也难保证精度。

3)智能示教用编程语言输入，希望与自然语

言相近，但很难，有待开发。

(2)适应控制

运用现代控制论，正确把握各种参数，已设计出

各类不同的适应控制系统。其中较常用的模型规范适

应控制系统(MRACS)参见本篇第4章，它将具有

所希望动态特性的系统做成模型，构成使设备输出与

棋型输出一致的适应算法。对机器人而言，可对惯性

力矩、负载等的变化采取对应的有效控制，适应控制

可望得到应用。但目前的适应控制，须满足下述前提

条件:

1)规范模型要求定系数、线性的。

2)规范模型与设备维数相同。

3)设备的可调节参数依存适应机构本身。

如上述条件不满足，则向题变得非常复杂。随着

徽处理器的发展，演算时间的缩短，可能会有更高水

平的适应控制。

(3)握持力的采样开关控制

在末端执行器上装压力传感器，通过驱动器的正

反动作来控制末端执行器的开合，而不是控制速度，

加以徽分补偿，只需1次切换到达稳定点，对握持力

实现简单的适应控制。

3移动功能智能化

随着工业机器人应用领域的不断扩展，对移动功

能的需求日益迫切:

l)长距离搬运。

2)作业对象很大，而机器人工作空间小。

3)作业对象多，而机器人不能一一对应。

4)极限作业:高空、宇航、深海、核工业管道

等。

移动机构有轮带式和行走式。轮带式有无轨和有

轨两类，有些只有车轮，有些带有履带。行走式有二

足、多足、无数足、滑翔式等。

移动机构的智能化包括:感觉功能，路径探索，

决策行动，量程宽的、高分辨力的三维传感器，回避

障碍物，图像处理等技术。首先达到感觉控制的水

平，逐步扩展到适应控制和学习控制的领域。

机器人的安全事故来自人的责任和机器人的异常

状态两方面。作为这一人机系统的智能化，为检侧出

事故的因素，防患子未然.确保安全，必须做到以下

几点:

1)危险状态发生之前即已探知，并采取确切对

策。

2)保证硬件的高可靠性，降低故障率。进行机

构的可靠性研究，握持力的可靠性控制，引人自诊断

功能。

3)实现软件的完全监督，减少误动作。在生成

程序的过程中，要考虑到各方面因素的影响。

4)尽力排除外来干扰的影响，减少误动作。外

来干扰有来自天然的雷电、宇宙射线等，有来自人

工的各种机器的火花放电、高频电磁干扰等，还有

来自机器人自身的时钟脉冲作业信号及其他噪声干

扰。

5)控制系统除具有高可靠性外，机器人还要具

备自诊断、自修复功能。这包括硬件级、软件级、

应用级、人机系统级的自诊断和自修复。属于硬件

的必须进行硬件处理，属于软件的如程序错误动作。

程序的丢失、人的错误等，要由机器人软件来纠正。

6)人机接口的适配与完善化。

工业机器人智能化的方向及面临的课题概括如图

27.7-2所示。

智能扫地机器人的运用普及，让越来越多的家庭享受到了高科技带来的便利。作为一名试用平台爱好者，近期，先后适用了斐纳 D60、科沃斯朵朵S、Robot 三款扫地机器人。下面，就以上三款扫地机器人的优缺点，给亲们做个分享：

斐纳 D60

优点：

1.智能导航,智能扫描,长久记忆；

2.地上的毛发、烟灰、尘土、食渣、瓜子壳等，都逃不过它的V形滚刷；

缺点：斐纳没有配备的手机APP，只有一个遥控器，个人觉得有APP的产品更方便;

品牌背景:德国(斐纳)环境公司始建于1976年，在净化行业已有超过35年的历史，总部设在德国的斯图加特，生产制造工厂设在法兰克福。作为室内净化领域首屈一指的开拓者和领航者，德国斐纳在室内净化领域有开发、设计、测试以及使用的成功经验，始终致力于为人类创造更好的室内环境和健康科技生活。

科沃斯朵朵S

优点：1.主刷可拆卸清理；

2.越障及自动回充的性能不错；

缺点：

1.其线路混乱，漏扫盲区偏多，杂质残留也较多；

2.毛发缠绕的问题无法避免；

品牌背景:科沃斯机器人自1998年起专注家庭服务机器人的研发、设计、生产和销售，并拥有以地面清洁机器人地宝、自动擦窗机器人窗宝、空气净化机器人沁宝、管家机器人等为核心的完整产品线。科沃斯机器人始终致力于“让机器人服务全球家庭”的使命，让更多人能够乐享科技创新带来的智慧生活！

优点：

1.整体性能优异，还可自动重点清扫，合理规划路径；

2.防跌落、越障、自动回充的测试环节中表现优异；

缺点：

1.清扫整体耗时较长；

2.主刷的毛发缠绕问题没有得到很好的解决。

品牌背景: 于1990年由麻省理工大学三位机器人科学家创立，至今已经有27年的历史。的机器人可应用于考古、探险、救援、安防等领域，它曾帮助人类揭开吉萨金字塔的神秘面纱，深入海底寻觅墨西哥湾的油污，并在911恐怖袭击事件挽救生命，美国国家航空航天局（NASA）第一台微型太空车的诞生也得益于的技术。2002年，进入服务机器人市场。

前言

多种迹象表明，智慧养老市场潜力正逐渐释放。智能化养老终端产品市场发展进入快车道，将站上“风口”。

不管是政策助推、还是大企业入场，都是基于用户需求出发。

“我们终将老去，我希望有尊严地老去”。老龄化催生了巨大的养老产业市场，而伴随着智能技术的快速发展，“智慧养老服务”正为老年人带来更多“尊严”。

健康和安全是中老年群体、尤其是高龄老人的刚需，随着中国老龄化加速，将越来越成为中老年智能消费的重心。

万失能老人刚性需求，催生百亿“养老”市场

近年来，我国智能养老设备制造行业市场保持快速增长，近四年的复合增长率超过25%，这与我国人口老龄化程度加剧密切相关。根据观研天下数据，截止2019年，我国智能养老设备制造行业市场规模已经达到429亿元，智能养老设备制造企业数量已经达到2.44万家。

庞大的市场背后，是老年人群和养老场景的双重需求。

1、需求人群：失能老人4200万/老年病患1.8亿，智慧健康养老产品需求大增。

据国家卫健委数据，我国60岁以上的老人数量为2.49亿，65岁以上的老人数量约1.67亿。其中，1.8亿以上的老人都有慢性病种，失能、部分失能的老年人口高达4200万，占老年人口总数的11.8%。

由此，带来了庞大而刚性的对专业医疗护理服务的需求。

但与“需要护理的4200万老人”这一数据形成鲜明对比的是，我国的养老护理员仅有30万。

在中国，纵使是一线城市的养老院，失能及半失能老人和护理人员也只能达到6：1，护理人员短缺，比例严重失衡。

供需缺口下，在老人健康安全照护方面，智能健康养老产品，可能成为“救命稻草”。

除了4200万失能老人，阿尔茨海默病患者，也是智慧健康养老产品的“需求人群”。

国际阿尔茨海默病协会（ADI）相关数据显示，2018年阿尔茨海默病造成全球5000万患者失去记忆，其中，中国阿尔茨海默病患者达到1042.7万。当前，中国已经成为世界上老年人口最多的国家，预计到2040年，我国痴呆患者人数将超过2200万人。

如果再把需求人群扩大一些，不仅仅是失能老人或者老年患者对“智慧健康养老产品”有需求，健康的老人同样产生 “需求”。

比如做饭，许多老人喜欢在家做饭，却常常忘了关火，容易酿成事故，这个小问题就急需养老科技产品的介入。

2、需求场景：“9073养老模式”的市场痛点与机会。

从养老场景出发，政策层面一直提倡“9073 养老模式”，即 90%的老人依靠居家养老、7%的老人依靠社区养老、3%的老人依靠机构养老。

而智能产品，一定程度上，可以缓解居家养老的监测问题和社区养老和机构养老的成本问题。

1）先说居家养老。

居家养老是目前中国养老模式的主流。

一方面，老人想更多地保持生活的独立性、自主性，尽可能维护社会周边和自己的联系。

另一方面，以中国老龄化社会中庞大的老人数量以及未来趋势，对现有社会或者机构体系都造成较大的“养老成本”压力，而居家养老成本更低。

一个无法回避的问题是，国内空巢和独居老人占比较大。目前的中国，城市老年人空巢家庭（包括独居）的比例已达49.7%。大中城市的老年人空巢家庭则达到56.1%。

当老人独居时，健康和安全不仅是老年人自己关注的问题，也是子女最关心的问题。

由此带来一些产业机会：比如居住环境的适老化改造、包括智能终端照护产品在内的居家照护安全等。

2）再说社区养老和机构养老。

疫情期间，国家公布了一些“养老数据”，截至到2019年底，养老机构平均入住率约30%-40%。

中国养老行业，发展到今天，分级现象明显：一边是头部养老企业和国外养老品牌陷入持续亏损（运营层面），一边是寸草、红日等区域民营企业，依托“稳健的盈利能力”获得资本的青睐。

养老机构的盈利问题始终困扰着入局者。寸草曾在公开采访中提到，目前中国的养老机构基本上30%属于微利经营，30%收支持平，30%亏损。

不少养老机构面临着盈利和成本压力，开始探索“通过引入科技产品降低运营成本和减少人员服务压力。”

“当前养老机构人员成本不断上升，大量人才空缺，护理员难招，智能照护设备一定程度上能够减轻护理员的压力和成本。” 北京某养老院院长表示。

事实上，从过去老年产业的发展情况来看，老年智能监测与可穿戴产品的主要客户就是各种养老机构。

老龄化的趋势下，养老护理需求不断扩大，而智能化照护终端设备一次性支出能解决养老护理中许多的问题。与此同时，中国有巨大比例的中产阶 级及以上家庭，完全有能力支付。

02智能健康养老产品市场洞察：行业仍处初期，商业模式探索空间巨大

尽管智能化养老照护终端，以中老年人群“健康和安全”两大“刚性需求”为托底，又正迎来“政策”利好风口期。但总体上，智慧健康养老行业尚未出现成熟模式和爆款产品。

1、 行业整体处在发展初期，但在供给端，智慧健康养老产品市场竞争呈现“红海”。

鉴于居家养老的“需求”及国家政策的推动，智慧健康养老产品的市场前景吸引了众多创业者，开发了数百上千种产品，仅工信部发布的《智慧健康养老产品及服务推广目录（2020年版）》中，就包含118款智慧健康养老产品。

但在供给端，大多数产品集中在“语音呼救、运动检测”功能，产品同质化以及“供需错位”导致市场竞争“红海”；而从商业模式以及整体产业链发展成熟度来说，智慧健康养老产品市场仍处初期。

1）从市场参与企业类型来看，有三类企业较为典型，分别是：京东、华为等IT/互联网巨头，麦麦养老、e伴孝芯等智慧养老创业公司，千山药机、鱼跃医疗、南京新百等传统企业。

（图注：IT/互联网巨头扩展市场进入智慧健康养老产品）

（图注：养老创业公司智慧健康养老产品）

2）从产品端来看，智慧健康养老硬件产品主要包括智能可穿戴、智能用品和智能家居三大类别。

而这些智慧健康养老产品，市场价格跨度较大，说明行业仍处初期，未形成统一标准。

以“老人智能血压手环”为例，淘宝京东等电商平台上该品类价格，低的仅178元，高的至近万元；而销量较大的价格区间在350-500元。

3）从资本市场来看，老年智能健康产品行业仍处于发展初期。

2、从商业模式来说，B端成为圈地第一站，可持续、可推广的成熟商业模式仍待探索。

在梳理智能健康养老产品市场时发现，企业众多但分散，大多数项目还没有很清晰的商业模式或盈利模式，需要创新。

目前市面上关于智慧养老的硬件，有两种典型商业模式：

其一，政府买单的盈利模式，即由财政以购买服务的方式，免费将智能化照护终端产品发放给养老机构用户。

比如爱牵挂与浙江椿熙堂合作的模式，政府通过养老服务补贴、购买服务项目等形式，为符合条件的低保、独居、空巢、高龄老人免费发放智能设备。而爱牵挂配合项目提供智能终端设备——爱牵挂小鲸智护手环，S3智能手表，爱牵挂远程智护医疗血压计等。

但这种靠政府输血的TOG模式并不长久，在不同城市也因政策原因等不具备可复制性。

其二，以B端为主，C端为辅。B端成为圈地第一站，C端市场市场需要消费者教育。

“老人的信息渠道比较狭窄，在推广上还缺少有效的手段，而居家养老的买单方主要还是老人的子女。通过智能手段了解老人的生活状态，及时提供预警，是子女目前比较能够接受的一种养老平台模式。”

但这并不意味着，通过老人的子女即可规避推广教育的难题。

要说服不同的人群，在智慧养老产业的发展中，市场拓展离不开资本、营销及执行的力量，但这对于任何创业团队来说都是不小的挑战。

比如麦麦养老和e伴孝芯都遇到过同样的问题。

它们的解决方法是，先寻找养老服务机构客户合作，将相应的设备和服务销售到机构内部，再由机构间接推广给普通消费者。

但长远来看，C端仍是最有潜力的市场。

市场需求影响供给，多数智慧养老的产品或服务，仍然瞄准的是97%的社区养老及居家养老市场。而做好C端需要对老年群体进行深入的需求挖掘，找到“可被商业化的痛点”。

企业推出智能化养老产品和服务要充分了解我国老年群体的消费习惯和消费特点。

“目前我国老年人的消费观念仍处于转型阶段，消费习惯和消费认知与供给尚不能充分对接。在选择智能产品的过程中，‘物美价廉’是大部分老年人的基本标准。企业可通过提高市场占有率、增加销量等方式来摊薄成本，尽可能降低商品价格。

另外，企业在提供服务的过程中，还应有意识的设计一些亲情交互式的场景，如在机器人的语言功能、外观设计等方面加强人性化元素，提高老年人的体验感，吸引更多老年消费者关注智慧养老产品和服务。”

3、整体上，智慧健康养老产品市场发展 “困难重重”：供需错位/产品同质化。

在调研一些创业者后，他们反馈行业发展面临一些问题：

1）产品丰富，但两级分化/同质化严重。

低端产品进入门槛低，竞争激烈；高端产品技术要求相对较高，是高附加值的蓝海领域，但整个市场中，能量产高端智能产品的企业几乎没有。

“现在的智慧养老健康产品议价能力不足，高端产品全面进入社区、居家环境需要更多时间。虽然政府采购是很好的一种模式，但政府的出发点是维持当地老人基本需求，较难为高端养老产品买单，相应地压缩了企业的利润空间。”一位老年智能产品创业者对表示。

而智能设备的费用最终叠加在老人身上。

老年人、养老机构是否能承担“高端智能产品”相应的费用，也值得商榷。更重要的是，技术迭代快速，一批新的养老设备可能很快就会被淘汰掉，如果一次性大批量投入，也不能够持久的应用。

无论是高端还是低端市场，智慧健康养老产品均面临“同质化”竞争。

2）市场上大部分产品出现较大的“供需错位”。

从市场上来看，一键呼救和自动报警是目前主要的功能需求。

一方面，一键呼救（主动呼救）产品“脱离”了养老实际应用场景。

想象一个场景：“老人跌倒了起不来，或者已经失去意识了，但是这个产品必须要主动按键才能得到救助，老人此时无法操作，可能也就得不到救助。”

一键呼救产品的另一个问题在于，没有考虑到老人心理和行为习惯。“很多老人在出现一些事故意外时候，不愿意呼救，他们考虑到可能会涉及到费用，另外也不愿意服老，觉得摔倒没什么，自己站起来就好了，不愿意给子女添麻烦。”

这样的“功能”在“老人跌倒”的场景中显得“鸡肋”，但很多智能照护产品却仍在往这个方向“努力”。

另一方面，自动报警产品则带来“便利、舒适和易操作性不足”等问题。

“大多数养老科技成果并没有真正被老年人用上。”上述创业者对表示，“智能养老产品的核心是‘背后的服务对接’，产品仅仅是一个入口，真正的较量是与产品配套的网络、平台以及与第三方合作的服务。”

因此，某种程度上，智能养老产品未来方向可能是“互相补充，最终不是某一项技术获胜，而是组合最优技术，解决老年人的主要问题。”

03国外老年市场头部企业经验借鉴：智能护理产品走向“实质功能”

有志于智慧养老产业的商业探索者们，已经尝试了直接面向消费者和通过渠道机构触达消费者两种传统模式。

而“养老”这个本身充满情感、并具有中国特色的家庭活动，需要更多产品创新和商业创新，尤其是如何突破 “产品竞争红海”和建立“可持续的商业模式”。

（图注：国外可穿戴产品优秀案例）

鉴于此，分析研究了西方、日本等养老模式较为成熟的国家的案例，为国内智能照护终端产品的创业者，提供一些新的“方向”和“思路”。

1、从产品研发角度来说，功能性防护成新趋势。

在国外，针对老人的可穿戴产品也开始了产品转型升级之路。

从“简单的数据收集预警”转向“与人工智能深度学习相结合，同医疗机构合作进行早期疾病的诊断”；从“预警功能”走向“切实的防护功能”，产品性能突出，在产品设计上也走向轻量化，老年用户体验更优良。

通过研究国外老年市场头部企业的产品方向（详见上图），不难发现：比起初级阶段的计数、监测设备，可穿戴设备开始走向深度。

一方面可穿戴产品的功能价值进一步明确：超越监测走向实际功能性防护。

比如 智能腰带开发了实际应用功能，产品功能越是突出和明确，用户黏性越大。该产品不仅用于老年人市场，还应用于军事、极限运动者、运动员等高风险职业。

另一方面产品的功能价值走向“细分市场深度开发”：

更加聚焦某项慢性疾病或是某项日常需求，产品围绕具体的单一功能深度开发。（如下图）

2、监测类产品成为健康管理平台入口，“数据”价值带来更大的商业想象空间。

国外老年智能产品除了“功能”提升，在老年“健康安全”测量数据精度方面也有较大发展。

有优秀的公司在传统可穿戴设备监测的思路上做到极致，跳出可穿戴设备的局限，回到收集信息的本质。比如，监测类产品可以成为健康管理平台入口。

将采集到的个体健康信息进行汇总，形成庞大的人体健康数据库，若对人群健康数据进行分析与二次加工，将具备重大战略价值。

从一些优秀的创业公司来看，它们监测数据准确性和实用性更高：不仅在数据监测开始收集与健康管理相关度更高、范围更大的心率、心房颤动等数据，比如；在数据的应用中，也不再是海量数据的堆积，而是系统的情景化的数据，比如。

数据准确性不仅能和医疗机构在数据分享和分析上共享资源，还能打通服务闭环，更高效准确地利用用户数据。

由此,带来老年智能可穿戴设备更大的“商业想象空间”。

比如与权威医疗机构合作，在身体数据监测、慢性病预防和急性病急救等方面施展拳脚。

这个方面，国内已经有相关案例。

以华为手表为例，华为在 2018 年加入 301 医院的心脏健康研究项目，截至 2019 年 7 月 该项目注册用户已超过 34 万，筛选出高风险用户超过 600 人，经过回访加上最后确诊超过 300 人。

3、 做平台类项目，解决规模效应问题。

老年智慧健康应用大部分本身都是完整的，可以单独使用。

但这种做法并不合理，对管理人员和老年人负担很大，创业者在创建企业解决方案时也会面临巨大障碍和成本压力。

想象一下，养老社区智能化要跟40多家产品供应商合作，或者老年用户要用10来个应用程序以及各种不同的智能设备才能管理他们生活的不同方面，这不仅没效益，还浪费时间、容易造成混乱。

“老年养老产业解决方案想获得用户留存，就必须非常简单，毫不费力的。”

相反，如果行业内有企业平台和相关的供应商来整合，提供更好、更全面的用户体验，效果会很不一样。

企业平台整体解决方案将由一个或多个供应商的多种服务集合而成，该解决方案可跨服务提供一致的用户体验。用户能够与单个供应商进行交互，并最终消除与多个供应商打交道的需求。

这方面，美国的高级健康监测平台，就以“可穿戴硬件设备+数据驱动的预诊断软件”模式，且部署了三个不同的监测生命体征数据设备，拿下五轮融资。