中国牵头制定首个养老机器人国际标准——养老机器人产业，迈入规范化智能化新阶段（科技前沿）

图①为养老机器人工作示意图。

图②为养老机器人工作示意图。资料图片

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图④

随着全球人口老龄化加快，养老机器人产业正迎来巨大的发展机遇。世界卫生组织的数据显示，预计到2050年，全球60岁以上人口数量将达21亿，其中80岁以上的老年人为4.26亿。当前，全球养老机器人呈多元化发展态势，各国在技术研发、产品应用等方面各具特色。今年2月，国际电工委员会（IEC）正式发布由中国牵头制定的首个养老机器人国际标准，这标志着全球养老机器人产业迈入规范化、标准化、智能化的新阶段。

近日，本报记者走进IEC位于瑞士日内瓦的总部，以及德国、日本的科研机构，实地探访养老机器人的技术发展和国际标准出台的意义。

——编  者

国际电工委员会——

统一标准，打造更好产品

随着5G、人工智能、物联网、云计算、大数据等新一代信息技术的蓬勃发展，以及AI芯片、传感器、伺服电机等关键零部件的日渐成熟，养老机器人在辅助行走、健康护理、家务协助、情感陪伴、紧急呼叫等方面的应用日益广泛。据IEC《电子技术》杂志主编凯瑟琳·比绍博格介绍，从全球看，中国、日本、德国、美国、意大利等国在相关技术领域较为领先，其产品在辅助康复训练、智能护理等方面具有一定市场占有率。

针对全球市场各类养老机器人产品缺乏统一性能规范的情况，此次由中国牵头制定的首个养老机器人国际标准为相关产品的设计、制造、测试和认证等提供了基准。IEC是全球电气、电子、信息技术和相关领域国际标准的制定机构，养老机器人国际标准是在IEC主动辅助生活系统委员会主导下制定的。该系统委员会主席、中国标准化协会副理事长马德军告诉记者，中国自2013年起就开始了这一课题的跨学科系统研究，并联合多个国家发起成立了IEC主动辅助生活系统委员会。经过努力，最终形成这一具有国际影响力的标准。它不仅涵盖养老机器人在可用性、可靠性、无障碍、能耗和噪声等方面的通用要求，还针对老年人在日常生活、健康监测、紧急响应、社交沟通、家务辅助、娱乐休闲、家居管理、照护支持、移动辅助以及信息和数据管理等方面的具体需求，提出了养老机器人的功能分类与性能指标要求。比绍博格表示：“养老机器人市场前景广阔，国际标准对全球来说都很重要。”

据马德军介绍，先进的传感器是养老机器人的核心部件之一。视觉传感器可以实时监测老年人的活动状态，及时发现跌倒等紧急情况；听觉传感器可以在复杂环境中识别老年人的语音指令和异常声音；触觉传感器可以感知老年人的肢体动作和力度，提供辅助支持；嗅觉传感器可以监测环境中的异常气味，如燃气泄漏等。此外，导航与避障技术是养老机器人实现自主移动的关键。借助激光雷达、超声波传感器和视觉识别等技术，机器人可以在复杂环境中准确导航，避开障碍物，到达指定位置。比如，借助全自动洗浴机器人，即可按程序实施洗澡、擦洗、拭干等操作，非常适合失能老人。

国际标准如何推动全球养老机器人产业更加健康地发展？马德军表示，该标准一方面为制造商提供了明确的设计和生产基准，有助于提升产品质量和性能，促进养老机器人市场的规范化和透明化；另一方面有利于增强消费者信任度，让消费者可以更放心地选择合适的产品和服务，扩大市场需求。

据介绍，中国已具备了快速发展养老机器人的良好条件。中国政府积极出台相关政策，支持养老机器人产业发展，推动智慧养老模式普及。中国企业在技术创新、产品应用和市场推广等方面不断取得突破，推出了马桶机器人、外骨骼机器人、喂饭机器人、烹饪机器人等多种产品，并在养老机构和家庭中得到初步应用。

养老机器人的出现，不仅可以减轻社会和家庭对老年人的照料负担，还可支持老年人享有更高质量的生活。随着技术不断进步，其功能将更加完善和多样化。同时，养老机器人产业的发展，也将带动相关产业链协同进步，如传感器、芯片、软件、云计算等，为全球经济打造新的增长引擎。

德国GARMI机器人——

主从搭档，能为老人看病

“GARMI，启动！”随着工作人员的口令，人形机器人GARMI（图③，本报记者郭梓云摄）从休眠状态苏醒，活动手臂关节，进入工作状态——这是德国慕尼黑工业大学机器人与机器智能研究所下属的适老机器人智能研究中心研发的一款老年护理机器人。GARMI圆圆的眼睛，1.65米的身高，机械臂上有7个关节。从2019年推出以来，GARMI的性能不断提升，在全球养老机器人领域已走在前列。

据项目负责人阿卜德勒贾利勒·纳塞里博士介绍，GARMI主要有日常生活辅助、医疗护理和社交互动三大功能，包括给病患送水和食物、与人沟通交流、安排与医生的会诊、远程医疗检查、协助康复训练等，具有较高的人机交互水平。比如，在医生进行远程医疗检查时，GARMI会手持检查器具贴近患者身体，并将患者的答复实时传递给医生。患者甚至可以握着GARMI的手调整位置，另一边的医生也能同步感受到患者指示的地方。

研发团队成员陈霄向记者展示了GARMI通过力反馈进行远程诊疗的原理。在医生和患者两边分别放置同样的机器人，医生一端操作“主机器人”，在患者一端的“从机器人”即可实现同步跟随动作。若是在“从机器人”一边施加力，“主机器人”也会随之有所感应。GARMI机械臂上的力矩传感器可以感知最轻微的触摸，动量观测器可以估计出力的大小。GARMI还可以用1毫秒的速度处理信息，保证动作的同步性。力的感知和反馈是GARMI的关键优势，有利于提高远程操作精确度，保证患者安全以及医生与患者的有效协同。

研发人员在虚拟环境中采用数字孪生技术，即建立机器人、人以及整个环境的虚拟模型，模拟机器人与人的交互，实时记录数据，保证运动安全。同时，通过给GARMI配备心电图、血压计、超声波等医疗设备，融合物联网传感器技术，医生可以实时监测老年人的健康指标，在紧急情况下做出快速应对。“这项技术非常实用，能够为行动不便的老年人提供及时有效的医疗帮助，住在偏远地区的老年人也能远程获得优质医疗服务。”陈霄说。

研发过程中，团队与医疗机构、养老院及护理机构等紧密合作，注重老年人和护理人员对机器人的接受度。未来，研发团队将继续训练GARMI学习更多样的技能、进行更精细的操作，预计5年后将投入养老院使用。

日本AIREC机器人——

精准施力，帮助患者起身

日本东京早稻田大学实验室，一场测试正在进行。身高1.66米、体重150千克的人形机器人AIREC（即人工智能驱动的关怀与照护机器人，图④，日本早稻田大学菅野研究室供图），轻轻地将一只手放在辅助对象的膝盖上，另一只手放在他的脖子下，再缓慢帮助辅助对象起身到约45度……这是护理人员帮助卧床老人进食或饮水的常规操作。

AIREC项目负责人、早稻田大学教授菅野重树对记者表示：“AIREC不仅能扶老人起身，还能帮老人穿袜子、换尿垫等。这一创新技术的应用，展示了科技改变生活的潜力，也为解决日本少子老龄化、护理人员不足的难题提供了新思路。该项目得到日本科学技术振兴机构的资助，是目前日本政府在机器人领域最大的资助项目之一。”

据团队介绍，护理老人的机器人至少需要具备以下条件：第一，需要智慧的大脑。与一些预设动作的工业机器人不同，护理机器人需要处理更加复杂、精细的任务，快速应对各种意外情况。AIREC由深度神经网络（DNN）驱动，研究人员多次动作示范后，AIREC可以基于操作数据发展出初步模型，学会操控协调全身关节来完成特定任务，再通过自生成的数据进行迭代改进。可以说，DNN改进了机器人的感知和运动能力。

第二，需要精准的力度。“如何让人形机器人既柔软又有力量，既安全又具有协调性，是当前研发的难点。”菅野重树介绍，自适应运动对于护理机器人至关重要。虽然人工智能模型能够引导机械臂执行精确任务，但提供护理需要更复杂的“控制力”。机器人必须知道何时以及如何施加力量以提供安全有效的治疗，并避免对脆弱部位造成不必要的压力。该项目团队在示教过程中会进行阻抗控制，动态调整关节强度，让机器人学会施加适当的力。

第三，需要理解人的意图。安装在AIREC头部的广角立体相机、鱼眼相机、深度相机等多个视觉传感器，就像人的眼睛一样，可以捕捉护理对象的位置和姿势，综合分析语言与非语言信息，预测其运动行为。AIREC手臂关节的7个力矩传感器可以记录所需力度，身体覆盖的柔性触觉传感器则记录触觉信息，从而以合适的力度帮助辅助对象起身。

菅野重树表示：“高质量的多模态数据是训练机器人的基础，但收集大规模数据是一项艰巨的任务，需要投入大量的人力和时间，还需提高智能机器人举一反三的泛化能力。”此外，养老机器人初期投入成本高昂，量产后成本有望逐渐降低。预计到2040年，AIREC可以实现小规模应用，到2050年实现中等规模应用。