李盼盼，白杨，刘志文，孙维洁

1.战略支援部队兴城特勤疗养中心 信息科，辽宁 葫芦岛 125105；2.中国人民解放军北部战区总医院 医学工程科，辽宁 沈阳 110016

引言

疗养是卫勤保障体系中非常重要的一个组成环节。经过多年的发展，我军疗养机构的建设取得了较好的发展，工作效率和卫勤保障能力都有了很大提高，形成了以特勤疗养、康复疗养、保健疗养、专项疗养为主的疗养保障机制。这套机制涵盖了疗养员从入院接诊、护理诊疗、体能训练到疗养效果评定等方面，为疗养工作的顺利开展做出了贡献[1]。但新的历史时期下，我军使命任务持续拓展，军事力量运用范围不断扩大，军事任务的类型、环境、强度复杂多样，这赋予疗养服务更丰富的保障内涵和更重要的地位，对我军的疗养机构提出了新的标准和任务要求[2]。而疗养机构原有的服务模式固化、新技术应用滞后，在军事职业病预防、亚健康恢复、慢病康复等新技术应用上研究不深、办法不多、细化不够，尚没有形成适应疗养形势任务新要求的保障模式[3]。在当前改革强军的背景下，疗养机构如何贯彻新时代军事战略方针，适应国防和军队改革需要，成为了一个严峻的问题。因此引进新技术、探索新方法、呈现新疗法，丰富疗养学科建设是唯一的出路。近些年，关于模式识别、机器学习、深度学习相关的算法技术和可用框架爆发式增长，人工智能在多个领域都取得了丰硕的成果，各种基于大数据、物联网、机器人等技术的应用研究进展迅速，其广度和深度都达到了空前的高度。但疗养领域由于其行业特点，在新技术应用方面一直比较落后，不能很好地跟上时代的步伐。基于此，本文对新型智能服务机器人技术在疗养服务领域中的应用进行初步探索。

1 智能服务机器人发展现状

近年来，机器人技术的研究和实践处于快速持续发展的阶段。随着机器人硬件成本日趋下降，及支撑机器人研究与开发的关键技术（如高性能计算、大数据、云计算、人工智能等）快速发展，机器人核心产业从工业制造（如焊接、刷漆、组装、采集和放置等）等传统装配领域逐步拓展到诸如智能人机交互、教育陪护、医疗检测等众多新的服务型应用领域[4]，这一类机器人统称为服务机器人。

近些年，服务机器人步入了跨越式发展的行列，不断减轻服务行业的人力成本并显著提升服务行业的服务质量和工作效率。服务机器人的应用从以前的扫地机器人、送餐机器人和配送机器人等，逐步向情感机器人、陪护机器人、教育机器人、康复机器人等多个维度延伸[5-6]。服务领域和服务对象不断拓展，性能不断提升，在部分特定场合服务机器人已经初步实现了自主行为的能力[7]。

在服务机器人的研制与应用方面，发达国家起步较早并积累了丰富的经验[8]。美国的iRobot公司创办于1990年，该公司致力于研制军用、警用、救难、侦测机器人，产品轻巧实用，能够完成清除炸弹、清扫障碍、巡逻和监视等任务，在9·11恐怖袭击事件、墨西哥海湾漏油事件和日本福岛核电站事故中iRobot公司的机器人曾大显身手[9]。医疗手术机器人达芬奇，早在2000年就被美国食品和药物管理局正式批准应用于临床[10]，目前已经广泛应用在了泌尿外科、心胸外科、妇科、内分泌科等各个领域[11-13]。在家用陪护方面，机器人技术虽然应用时间不长，但目前已经取得了很好的应用效果[14]。德国Fraunhofer研究所研制的家庭机器人Care-O-bot发展至今已经更新到了第4代。Care-O-bot是一款服务型家用社交机器人，采用模块化、标准化设计，是一款成熟度高和实用性强的高端机器人[15]。2015年，由日本软银和法国Aldebara SAS公司共同研发的Pepper人形机器人上市，该机器人是一个可编程的平台，并能够通过表情、动作、语音与人类进行交流，在商业和教育领域取得了成功[16-17]。

相比于欧美国家，我国在服务机器人领域起步较晚，但也取得了丰硕的研究成果。赵宏伟等[18]基于机器人操作系统（Robot Operating System，ROS）开发框架研发了一款能够自主定位导航行走的安全巡逻机器人。辛大奇[19]将机器人技术引入到了高校的临床医学教学中，使智能技术融入到了枯燥的课堂教学中，激发了学生的兴趣，创新了教学模式，获得良好的教学效果。中国科学技术大学自主研发的“可佳”智能服务机器人，具有逼真的人类皮肤，能够完成物品识别与抓取、人机交互等[20]。服务机器人在养老陪护的应用方面，目前我国已经取得了很好的应用效果，为解决社会养老服务体系提供了新的解决方案，社会意义重大[21-22]。

2 在疗养领域中的应用基础

2.1 需求基础

疗养机构经过多年的发展，虽然形成了相对完善的保障制度和服务文化，但工作模式相对固化，传统思维掣肘，不利于疗养事业的进一步发展[1]。为更好地贯彻新时代军事战略方针，适应国防军队改革需求，我军疗养行业也需积极地探索大数据，迎接人工智能时代[23]。在疗养的接诊、入住、餐饮、体检、治疗、派车、离院等所有环节中，均可以利用新型智能服务机器人技术为官兵提供更好的疗养服务，提升疗养品质。

2.2 数据基础

智能服务机器人属于人工智能领域的应用范畴，而人工智能以大数据为基础，因此想要在疗养服务领域取得良好的应用效果，需要大数据的支持，疗养机构在这方面优势明显[24]。首先，经过多年的发展，我军疗养机构有完善的疗养制度和丰富的保障经验，这些为构建疗养行业知识库打下了良好的基础；其次，我军疗养机构的信息化建设比较完善，经过多年的应用，累积了大量结构化和非结构化的数据，这些累积的信息数据为智能机器人模型的训练提供了数据基础[25]。

2.3 硬件基础

受限于服务机器人的导航、底盘等硬件条件，服务机器人对应用场地有相对严格的要求，例如：地面平整、场地相对开阔、墙体特征比较明显等，因此在一些领域服务机器人不适合使用[26]。但在疗养领域服务机器人潜在的应用场地，如：接诊大厅、疗养科室大厅等，均符合服务机器人对场地的特殊需求。

3 应用场景分析

3.1 迎宾接待

服务机器人位于接诊大厅门口，可以为疗养员提供智能迎宾接待功能。基于人脸识别技术，服务机器人可以智能识别疗养员，汇总统计人流信息；以丰富的多媒体形式播报个性化的欢迎/欢送语和欢迎/欢送短片；对疗养员进行智能分类（入院、离院等），自动分析疗养员的业务需求，将相关信息提前发送至相关工作人员[27]。目前市面上已经有了以迎宾接待为功能的服务机器人。陈落根等[28]根据应用场合的功能需求研发了一款迎宾机器人，经过验证该机器人满足客户使用要求；孙士儒等[29]针对国内服务理念提高的背景，设计了一款可以代替人工进行迎宾和指引工作的服务机器人，使用效果良好。

3.2 业务办理

疗养机器人依托自身语言系统、人脸识别系统、触摸屏一体电脑能够为疗养员快速、便捷地办理接诊、入住、退房等各种业务。在使用过程时，疗养员可以像平板电脑一样手动录入信息，也可以通过语音交互来完成，该业务办理途径的新增，不仅可以提升用户体验，还可以解决常规办理业务时存在的问题。深圳市龙岗区妇幼保健院的万新红等[30]对成品机器人进行改造，通过导入医院分布地图和妇幼专科相关业务逻辑，创建了一套适合患者业务办理的门诊机器人服务系统，经过实际使用，得出智能机器人适合在妇幼专科医院门诊使用的结论。

3.3 咨询问答

基于构建的疗养行业知识库以及人工智能技术，服务机器人可以为疗养员在整个疗养周期内提供业务咨询服务。服务机器人在服务过程中自动捕获疗养员的问题，自定义语音对话，根据自行搭建的数据模型和海量知识库，通过语音、图文等多种方式解决疗养员的疑问，并能在与疗养员的交互过程中，不断地智能学习优化，提高系统的准确性和业务处理能力。在此方面，中国科技大学附属第一医院的应用较早[31]，自2016年8月开始陆续在门诊服务台部署了10台导医机器人，通过构建导医知识库标准体系来实现机器人的医疗业务咨询服务，经过1年的训练和实践，导医机器人回答问题的准确率达到了90%以上，与患者的有效交互量达到了45.38%。针对门诊就诊流程中采用智能导诊机器人的临床效果，武警黑龙江省总队医院的张金慧等[32]于2019年进行了专门研究，结果表明导诊机器人每日进行语音交互解答患者疑问约为780次，日点击量高达900多次，将患者满意度由84.12%提升至98.45%，应用效果显著。

3.4 医疗检测

在疗养过程中机器人还可以辅助医疗检测，通过在机器人上增加一些简单的体征检测模块，比如体温、脉搏、血氧浓度、血压等，可以为疗养员提供便捷的医疗服务，此外还可以增加一键求助功能。医疗检测机器人不仅能够大幅度提升工作效率，还可以降低二次污染和交叉感染的几率，降低职业伤害。在2020年新型冠状病毒肺炎疫情的防控中，晓雪[33]将两台AirFace人工智能医护服务机器人引入武汉市第三医院ICU病房中进行辅助医疗检测，降低了医患交叉感染风险，为打赢防疫战争贡献科技的力量；夏春雨等[34]利用防疫消杀机器人参与检查站和火车站等区域的温度测量及监测任务，在高危险、高强度的工作环境中完成排查、防控等工作。

3.5 娱乐陪护

服务机器人不仅可以为疗养员提供功能性的娱乐需求，比如：音乐、电影、游戏等休闲服务，还能够实现疗养员与机器人之间心理层面、情感层面的交流，从而在疗养员心理健康康复中发挥独特优势。对于机器人在智能陪护和心理健康中的应用，人们很早就开始了相关研究。Khosla等[35]在2012年就研发了一款陪护机器人Matilda，Matilda基于人脸识别和面部特征映射识别能够识别出用户的情绪低落，并主动发起对话，在对话过程中根据实时情绪值的变化来调整对话策略，同时该机器人能够协助老年人活动，比如做相应的动作、跳舞、播放音乐，通过增加活动的趣味性提高老年人的参与热情与积极性。从2016年开始，高翔[36]开始设计一款以人机工程为基础，用户需求为导向的老年陪伴机器人，并在离线语音识别与路径规划方面进行了技术突破，最后通过实验验证了产品的可用性。

3.6 安防巡逻

疗养机器人还可以通过遥控或自主方式执行巡视任务，辅助或替代安保人员进行全天候的安保巡逻工作，保障营区安全[37]。在巡视的过程中机器人能够进行异常检测，自动记录异常的时间、坐标、类型，自动存储异常时刻的视频片段和音频片段，并根据预先定义的响应方式进行应急处理。该功能的设置不仅顺应了当今时代的发展需求，也有效补足了传统静态安防技术的缺点。近些年，安防机器人的研发取得了实质性进展。李强等[38]将红外热成像技术应用在室外安保机器人中，解决了安保机器人在夜间执行巡逻执勤任务识别不清等问题，在日常巡逻、定点执勤任务中效用突出。未庆超等[39]以STM32微控制器为控制核心，研制了一款应用于校园的智能安保机器人，该机器人具有无线传输、远程遥控、自动规划、自主避障等功能，在校园安保的智能化方面做出了尝试。

3.7 其他场景

通过功能拓展，服务机器人还可以提供其他多种功能，例如：在与疗养员交互的所有过程中，通过语音、视频等信息，获取疗养员的咨询信息，分析不同类别疗养员的偏好和需求，构建疗养档案，并及时反馈给工作人员；与疗养环境监测系统相连，为疗养员提供实时的疗养环境数据；与考勤系统相连，为管理者提供工作人员的考勤数据，甚至可以直接取代原有的考勤系统；在与疗养员互动的过程中，推送疗养注意事项；基于大数据分析技术对疗养信息进行挖掘，为疗养规划提供决策支持；在为疗养员提供服务的过程中，还可以提供医护人员的调度功能，通过及时调度工作人员来为疗养员提供更好的保障服务。

4 关键技术

整个智能服务机器人系统是一个以人工智能算法为核心，前后端交互、软硬件结合的复杂系统[40]。在上述场景功能的实施过程中，关键技术如下。

4.1 机器人硬件与网络服务基础平台搭建

机器人系统通常分为两部分：机器人硬件与网络服务。机器人硬件通常包含各类传感器，如激光雷达、摄像头、麦克风等，以及各种效应执行器如手臂、轮式底座等，这类硬件设备一般基于ROS操作系统的硬件驱动来控制[41]。机器人网络服务则侧重软件功能，通过云服务提供商提供的各类网络服务如科大讯飞语音识别服务、Face++人脸识别服务，机器人厂商对外提供相应的语音、人脸识别的应用程序接口[42]。

4.2 实现对机器人厂商所提供基础功能的重构

机器人基础功能，如自主导航、视频感知、语音交互等，是灵活设计与实现面向疗养服务特定复杂场景业务逻辑的基础，实现拥有自主知识产权的机器人基础功能是非常必要的[43]。

4.3 设计基于疗养服务需求的核心业务逻辑

在重构基础功能之后，需要结合疗养服务领域所提出的具体需求设计核心业务逻辑。核心业务逻辑具体指将基础功能进行整合构造每个场景的服务，再以一个个服务场景为基本单元，设计不同场景服务之间转换的控制流程。

4.4 搭建后端大数据支撑平台

核心业务逻辑的实现，需要机器人系统后端数据平台的支撑[44]。数据支撑平台负责采集、储存、对接各种核心数据，如疗养员的基本属性信息、疗养员的个人偏好情况、对接待服务的满意度等。这些数据价值重大，数据量庞大，数据类型多样，其采集、存储以及和其他外部信息系统的互操作均需要强大的机器人后端大数据平台的强力支撑。

4.5 设计与开发智能数据分析模型

数据分析模型是整个服务机器人的灵魂，是实现服务机器人智能化的核心。数据分析模型能够使用深度学习、模式识别等人工智能相关技术，对数据支撑平台中的数据进行处理和分析[45]，挖掘这些数据的规律，分析疗养员的偏好和行为习惯，智能化生成疗养员画像，并用于指导疗养工作的开展。

5 结语

在当前的“智能+”时代，我军传统的疗养活动和疗养服务任由工作人员人工完成，而人工完成又面临时间、场地等客观因素，以及疲劳感、信任度、专业性等主观因素的局限。当前，疗养已经成为全体官兵维护身心健康、提升战斗力的必要需求，这就要求我军各疗养机构在疗养理念、学科技术、保障机制等方面创新发展。对标新任务，明确新需求，本文对智能服务机器人在我军疗养领域的应用进行了初步探索，通过分析智能服务机器人在国内外各领域的发展现状以及在我军疗养领域的应用背景、应用基础、应用场景等，为智能服务机器人在我军疗养领域的应用指明了方向，对实现军队疗养加速转型发展，更好履行恢复提升部队战斗力使命任务具有重要意义。智能服务机器人的应用不仅可以弥补传统疗养的短板，还能够为新时期我军疗养事业的发展带来新模式与新思路，我们相信，智能服务机器人对我军疗养领域必将产生重大影响。