中國牽頭制定首個養老機器人國際標準——養老機器人產業，邁入規範化智能化新階段（科技前沿）

圖①為養老機器人工作示意圖。

圖②為養老機器人工作示意圖。資料圖片

圖③

圖④

隨着全球人口老齡化加快，養老機器人產業正迎來巨大的發展機遇。世界衞生組織的數據顯示，預計到2050年，全球60歲以上人口數量將達21億，其中80歲以上的老年人為4.26億。當前，全球養老機器人呈多元化發展態勢，各國在技術研發、產品應用等方面各具特色。今年2月，國際電工委員會（IEC）正式發佈由中國牽頭制定的首個養老機器人國際標準，這標誌着全球養老機器人產業邁入規範化、標準化、智能化的新階段。

近日，本報記者走進IEC位於瑞士日內瓦的總部，以及德國、日本的科研機構，實地探訪養老機器人的技術發展和國際標準出台的意義。

——編  者

國際電工委員會——

統一標準，打造更好產品

隨着5G、人工智能、物聯網、雲計算、大數據等新一代信息技術的蓬勃發展，以及AI芯片、傳感器、伺服電機等關鍵零部件的日漸成熟，養老機器人在輔助行走、健康護理、家務協助、情感陪伴、緊急呼叫等方面的應用日益廣泛。據IEC《電子技術》雜誌主編凱瑟琳·比紹博格介紹，從全球看，中國、日本、德國、美國、意大利等國在相關技術領域較為領先，其產品在輔助康復訓練、智能護理等方面具有一定市場佔有率。

針對全球市場各類養老機器人產品缺乏統一性能規範的情況，此次由中國牽頭制定的首個養老機器人國際標準為相關產品的設計、製造、測試和認證等提供了基準。IEC是全球電氣、電子、信息技術和相關領域國際標準的制定機構，養老機器人國際標準是在IEC主動輔助生活系統委員會主導下制定的。該系統委員會主席、中國標準化協會副理事長馬德軍告訴記者，中國自2013年起就開始了這一課題的跨學科系統研究，並聯合多個國家發起成立了IEC主動輔助生活系統委員會。經過努力，最終形成這一具有國際影響力的標準。它不僅涵蓋養老機器人在可用性、可靠性、無障礙、能耗和噪聲等方面的通用要求，還針對老年人在日常生活、健康監測、緊急響應、社交溝通、家務輔助、娛樂休閒、家居管理、照護支持、移動輔助以及信息和數據管理等方面的具體需求，提出了養老機器人的功能分類與性能指標要求。比紹博格表示：“養老機器人市場前景廣闊，國際標準對全球來説都很重要。”

據馬德軍介紹，先進的傳感器是養老機器人的核心部件之一。視覺傳感器可以即時監測老年人的活動狀態，及時發現跌倒等緊急情況；聽覺傳感器可以在複雜環境中識別老年人的語音指令和異常聲音；觸覺傳感器可以感知老年人的肢體動作和力度，提供輔助支持；嗅覺傳感器可以監測環境中的異常氣味，如燃氣泄漏等。此外，導航與避障技術是養老機器人實現自主移動的關鍵。藉助激光雷達、超聲波傳感器和視覺識別等技術，機器人可以在複雜環境中準確導航，避開障礙物，到達指定位置。比如，藉助全自動洗浴機器人，即可按程序實施洗澡、擦洗、拭乾等操作，非常適合失能老人。

國際標準如何推動全球養老機器人產業更加健康地發展？馬德軍表示，該標準一方面為製造商提供了明確的設計和生產基準，有助於提升產品質量和性能，促進養老機器人市場的規範化和透明化；另一方面有利於增強消費者信任度，讓消費者可以更放心地選擇合適的產品和服務，擴大市場需求。

據介紹，中國已具備了快速發展養老機器人的良好條件。中國政府積極出台相關政策，支持養老機器人產業發展，推動智慧養老模式普及。中國企業在技術創新、產品應用和市場推廣等方面不斷取得突破，推出了馬桶機器人、外骨骼機器人、餵飯機器人、烹飪機器人等多種產品，並在養老機構和家庭中得到初步應用。

養老機器人的出現，不僅可以減輕社會和家庭對老年人的照料負擔，還可支持老年人享有更高質量的生活。隨着技術不斷進步，其功能將更加完善和多樣化。同時，養老機器人產業的發展，也將帶動相關產業鏈協同進步，如傳感器、芯片、軟件、雲計算等，為全球經濟打造新的增長引擎。

德國GARMI機器人——

主從搭檔，能為老人看病

“GARMI，啓動！”隨着工作人員的口令，人形機器人GARMI（圖③，本報記者郭梓雲攝）從休眠狀態甦醒，活動手臂關節，進入工作狀態——這是德國慕尼黑工業大學機器人與機器智能研究所下屬的適老機器人智能研究中心研發的一款老年護理機器人。GARMI圓圓的眼睛，1.65米的身高，機械臂上有7個關節。從2019年推出以來，GARMI的性能不斷提升，在全球養老機器人領域已走在前列。

據項目負責人阿卜德勒賈利勒·納塞裏博士介紹，GARMI主要有日常生活輔助、醫療護理和社交互動三大功能，包括給病患送水和食物、與人溝通交流、安排與醫生的會診、遠程醫療檢查、協助康復訓練等，具有較高的人機交互水平。比如，在醫生進行遠程醫療檢查時，GARMI會手持檢查器具貼近患者身體，並將患者的答覆即時傳遞給醫生。患者甚至可以握着GARMI的手調整位置，另一邊的醫生也能同步感受到患者指示的地方。

研發團隊成員陳霄向記者展示了GARMI通過力反饋進行遠程診療的原理。在醫生和患者兩邊分別放置同樣的機器人，醫生一端操作“主機器人”，在患者一端的“從機器人”即可實現同步跟隨動作。若是在“從機器人”一邊施加力，“主機器人”也會隨之有所感應。GARMI機械臂上的力矩傳感器可以感知最輕微的觸摸，動量觀測器可以估計出力的大小。GARMI還可以用1毫秒的速度處理信息，保證動作的同步性。力的感知和反饋是GARMI的關鍵優勢，有利於提高遠程操作精確度，保證患者安全以及醫生與患者的有效協同。

研發人員在虛擬環境中採用數字孿生技術，即建立機器人、人以及整個環境的虛擬模型，模擬機器人與人的交互，即時記錄數據，保證運動安全。同時，通過給GARMI配備心電圖、血壓計、超聲波等醫療設備，融合物聯網傳感器技術，醫生可以即時監測老年人的健康指標，在緊急情況下做出快速應對。“這項技術非常實用，能夠為行動不便的老年人提供及時有效的醫療幫助，住在偏遠地區的老年人也能遠程獲得優質醫療服務。”陳霄説。

研發過程中，團隊與醫療機構、養老院及護理機構等緊密合作，注重老年人和護理人員對機器人的接受度。未來，研發團隊將繼續訓練GARMI學習更多樣的技能、進行更精細的操作，預計5年後將投入養老院使用。

日本AIREC機器人——

精準施力，幫助患者起身

日本東京早稻田大學實驗室，一場測試正在進行。身高1.66米、體重150千克的人形機器人AIREC（即人工智能驅動的關懷與照護機器人，圖④，日本早稻田大學菅野研究室供圖），輕輕地將一隻手放在輔助對象的膝蓋上，另一隻手放在他的脖子下，再緩慢幫助輔助對象起身到約45度……這是護理人員幫助卧牀老人進食或飲水的常規操作。

AIREC項目負責人、早稻田大學教授菅野重樹對記者表示：“AIREC不僅能扶老人起身，還能幫老人穿襪子、換尿墊等。這一創新技術的應用，展示了科技改變生活的潛力，也為解決日本少子老齡化、護理人員不足的難題提供了新思路。該項目得到日本科學技術振興機構的資助，是目前日本政府在機器人領域最大的資助項目之一。”

據團隊介紹，護理老人的機器人至少需要具備以下條件：第一，需要智慧的大腦。與一些預設動作的工業機器人不同，護理機器人需要處理更加複雜、精細的任務，快速應對各種意外情況。AIREC由深度神經網絡（DNN）驅動，研究人員多次動作示範後，AIREC可以基於操作數據發展出初步模型，學會操控協調全身關節來完成特定任務，再通過自生成的數據進行迭代改進。可以説，DNN改進了機器人的感知和運動能力。

第二，需要精準的力度。“如何讓人形機器人既柔軟又有力量，既安全又具有協調性，是當前研發的難點。”菅野重樹介紹，自適應運動對於護理機器人至關重要。雖然人工智能模型能夠引導機械臂執行精確任務，但提供護理需要更復雜的“控制力”。機器人必須知道何時以及如何施加力量以提供安全有效的治療，並避免對脆弱部位造成不必要的壓力。該項目團隊在示教過程中會進行阻抗控制，動態調整關節強度，讓機器人學會施加適當的力。

第三，需要理解人的意圖。安裝在AIREC頭部的廣角立體相機、魚眼相機、深度相機等多個視覺傳感器，就像人的眼睛一樣，可以捕捉護理對象的位置和姿勢，綜合分析語言與非語言信息，預測其運動行為。AIREC手臂關節的7個力矩傳感器可以記錄所需力度，身體覆蓋的柔性觸覺傳感器則記錄觸覺信息，從而以合適的力度幫助輔助對象起身。

菅野重樹表示：“高質量的多模態數據是訓練機器人的基礎，但收集大規模數據是一項艱鉅的任務，需要投入大量的人力和時間，還需提高智能機器人舉一反三的泛化能力。”此外，養老機器人初期投入成本高昂，量產後成本有望逐漸降低。預計到2040年，AIREC可以實現小規模應用，到2050年實現中等規模應用。