服务机器人的创新信息
1．开发用于教育服务的机器人
⑴制造出能授课的教师机器人。
2005年10月，韩国智能机器人产业协会，与韩国信息通讯部联合组成的研究团队，在世界上，率先制造出一批能授课的教师机器人。
按照有关专家的计划，首批64台教师机器人，在2005年年底前被“派遣”到包括首尔在内的3座城市的学校，进行试验性教学，它们将在课堂上向学生教授英语。
参与教师机器人研发的专家指出，教师机器人可以完成英语教学大纲里规定的所有教学任务。例如，它们能模拟真人发音，教授学生朗读英语单词和课文。
试验性教学结束后，专家们将根据学生和校方的反馈信息，来改进和升级教师机器人的工作程序，并希望它们最终能向学生教授包括数学在内的复杂课程。
⑵研制出会点名布置作业的教师机器人。
2009年3月，有关媒体报道，日本东京大学理科教授小林弘，历经15年时间，研制成功世界上第一个机器人教师，目前，它已在东京一所小学开始其“试用期”。
这个机器人被取名为“佐屋”，以“女性”形象出现，它不仅可以说多种语言，还可以完成点名、给学生们布置家庭作业等各种最基本的教学任务。由于在乳胶制作的脸孔后面安装了18个马达，所以它能够做出喜怒哀乐等多种面部表情。专家表示，这是日本在推广机器人使用领域取得的又一大成果。
2．开发用于商场服务的机器人
⑴研制成能帮助盲人导购的机器人助手。
2005年5月，英国广播公司报道，美国犹他州立大学弗拉基米尔·库卢基内姆教授主持的一个研究小组，研制成一种新型机器人，能帮助盲人，在商场中完成采购东西和沿宽大场所自由地移动。这种机器人，能利用无线电频率识别芯片找到需要的货物，并借助于激光测距仪来绕过障碍物。
研制这种新型机器人的想法，是库卢基内姆教授在听到，不少盲人抱怨无法独立完成购买之后产生的。当盲人来到商场之后，他可以领到一台机器人助手，机器人帮助他购买需要的东西，而在商场出口处再将机器人交回。新型机器人也可以在机场获得应用，使盲人在登机过程中更加方便。
现在机器人助手，已在犹他州洛根市李氏商场通过试验，但试验时间只是在商店关门和在早晨顾客较少的时候。目前，库卢基内姆教授正在与超市网络进行联系，以便能对机器人助手进行更大范围试验，机器人还需要在昼夜条件下进行试验。
⑵开发出可为商场中迷路顾客引路的机器人。
2005年9月，在一个机器人展示会上，日本富士通公司展出一款新研制的机器人，可以为商场中迷路的顾客引路。它高4英尺，备有照相机和传感器，还具备声音识别能力。
富士通把这个机器人叫做“Enon”。它可以安置在办公室或商场内，根据安装在它计算机大脑内的地图，会以每小时1.86英里的速度到处走动，并能够捡起近1.1磅重的东西。Enon的机械手臂底部装有手掌，可以抓住物件。
展示会上，脑袋圆圆的机器人向记者们问好，并用女性的声音说道：“你们好，欢迎来到富士通，我叫Enon，你们是记者吗？”
⑶开发出能能商场和博物馆当向导的机器人。
2006年5月，韩国工业技术研究所研制成一个女性类人机器人，它是继日本在2003年推出女性机器人之后，产生的全球第二位美女机器人。
据介绍，她被称为“夏娃机器人-1号”。研究人员表示，他们为开发“夏娃机器人-1号”，共花费30多万美元，其整体形象为20岁的韩国女性，其身高体重都酷似真正的韩国女孩：身高为1.60米，体重为50公斤。
与日本的ACTROID相类似，韩国研究人员开发出来的这个机器人美女，还不能进行全身移动，因为她的下半身被固定在一把椅子上。不过，“夏娃机器人-1号”的上半身和手都可以活动，她还能借助15个微型动力设备，表达出喜、怒、哀、乐四种面部表情，并能够说出400个词，最有趣的是，她说话时还能根据每一个词的发音特点对准口形，另外她还拥有视觉表达活动。
据韩国工业技术研究所的研究人员表示，他们将继续推出“夏娃机器人-2号”。“夏娃机器人-2号”问世后，不仅能够完全站立起来，还将拥有完美的视觉表达和面部表情。研究人员希望他们开发的夏娃系列机器人，不仅能够在商场和博物馆从事向导工作，还能与孩子们一起玩耍。
⑷推出可在商店当模特的机器人。
2009年3月，日本共同社报道，日本产业技术综合研究所梶田秀司领导的研究小组，在茨城县筑波市向媒体展示，代号HRP-4C、留着齐肩黑发的类人机器人。它“身高”1.58米，“体重”含电池43公斤，女性脸庞，大眼睛，鼻子小巧，能说话，会做出多种表情，充电一次可行动约20分钟。
“大家好!我叫HRP-4C，”它用娇柔的“嗓音”作自我介绍时说，同时口形随话语相应变化。它体内装有30个马达，使它能行走并移动双臂；脸内装有8个马达，使它做出多种表情。
在场媒体记者，通过蓝牙设备向这个模特机器人发送无线指令，使它面对摄影、摄像记者摆出多种姿势，并做出微笑、生气、吃惊等表情。
研究人员造出HRP-4C，一大目标是打算让它成为时装模特。不过，它走出的猫步可能显得有些怪异，一个原因是它的“双腿”永远弯曲，另一个原因在于，虽然“双脚”上装有传感器，但它仍然欠缺人类拥有的灵敏平衡性。它的外形和专业模特间也有不小差距。虽有栩栩如生的脸庞，但它“身体”部分却以银灰为主色调，金属气十足。一名设计者坦言，一些时装界人士告诉他们，依模特标准评判，HRP-4C “个子矮”，“外形相当一般”。 梶田秀司说，HRP-4C可以在百货商店里担任“会走路的模特”。
针对一些人关于HRP-4C能否同人们一起工作，并帮人们干一些琐碎活儿的疑问，一名研究人员坦言：“就技术上而言，它还没达到那一水平”。
3．开发用于家庭服务的机器人
⑴研制出用于儿童监护的语音识别机器人。
2005年3月，日本电气公司的研究人员对外界透露，他们通过强化通讯功能，研制出新款家庭型机器人PaPeRo ，该机器人进一步提高了语音识别能力，可与儿童对话并实现部分儿童监护功能。
日本电气公司此前曾经开发过PaPeRo机器人，此次推出的新产品，利用新的硬件技术大幅度改善各种操作界面，全面提高机器人的声音识别能力、计算能力和产品扩展性。研究人员说，PaPeRo机器人，增加了噪声环境下分辨声音的能力、对手写笔记、文字和动画的认识能力，还有与人自然沟通的能力。
该机器人硬件配置是：Pentium-M处理器1.6GHz、内存512MB、硬盘40GB、两个PC卡端口、USB 2.0X2和8个麦克，通过信号处理系统，机器人可实现高精度的音源方向分辨和噪声去除。
传统机器人的声音识别系统，要求在安静环境下工作，即不能有太多噪声，因为噪声会干扰机器人的声音识别系统，这实际上与家庭中机器人的应用环境差别很大。PaPeRo机器人将原来的四个拾音器增加为八个，系统还增加了去除噪声的噪音减除系统，将原来噪音环境下的声音识别错误减少了1/3，用户即便在家里打开电视机，人也能够与机器人进行对话。
原来机器人与人对话时，人们通常需要较重语调和较高声音，新型机器人的语音识别系统为此改进了设计，使机器人与人之间的对话更加自然。
除了语音识别和对话功能外，PaPeRo机器人具有对手写体文字的文字识别能力。通过系统内置数码相机和系统处理器，它还可识别人手挥动的信号，判断出人是告别还是向机器人挥手致意。
为了促进机器人电脑的实用化，日本电气公司还与日本产业技术综合开发机构，共同开发幼儿园、保育院专用的机器人系统，该系统可与儿童交流。具体设计思路是，在机器人身上加装触摸型传感器，以便识别儿童的触摸信号。系统还增加了无线声音传感器和识别儿童面部特征的软硬件引擎。今后，通过手机遥控，用户可用机器人作为保护和监护儿童的远程遥控工具，通过手机画面和控制面板来监控和操作机器人，使机器人真正成为儿童保育员。
⑵研制成不像人形却有人性的机器人管家。
2005年7月，国外媒体报道，一种新型的桌面机器人，将在不久后走入人们家中，帮助用户对从网络到MP3等各种家用电器，进行远程控制。它的名字叫迪米，能够与人进行自然交流。但是外观并不像人们通常所见到的机器人那样，它没有手臂、腿脚、头部和脸庞，取代之的是一块块颜色艳丽的矩形板。
飞利浦公司研制推出了这种机器人，并称它为智能伙伴。它带有通过电池供电的一个中心技术系统，系统中包括语音识别功能、声音合成功能、计算机视觉以及人脸识别功能，能够回答使用者的问题并与之进行自如交流。
此外，在安装软件并完成有线或无线连接之后，迪米升级为家庭个人电脑。用户能够向接入英特网的迪米询问明天的天气，而迪米则能够通过网络搜索告诉用户结果。此外，用户还可以通过声音，命令迪米播放存储在电脑硬盘中的图片、音乐甚至视频。
它的整体高度约为15英寸。虽然外表不像人，但迪米仍然具备某些与人类相似的特点。它能够说话，也能理解语音命令；能够拍下人的脸，并能通过照片认出熟悉的人。在它顶上的两块面板是平整且倾斜的，能够扫描房间并在识别人时，朝向说话的人。
⑶研制能和主人交流的家用机器人。
2005年8月，《朝日新闻》报道，日本三菱重工表示，他们打算与伊藤忠商事等六家公司合作，计划在年内推出家庭用机器人“若丸”。
据悉，三菱重工负责“若丸”的制造和经营，伊藤忠商事等三家公司负责分销，另外三家公司负责“若丸”的天气预报等信息的更新、客户管理、维修和保养等。
“若丸”身高1米，体重30公斤，能记住主人及其家人共10个人的容貌，能记忆1万个单词，能与主人进行一般的交流。另外，与计算机联机还能收录、存储最新信息。“若丸”能自动测定方位并自如移动。当主人不在家时，它能够检测周围的移动物体，并在与其主人通话之前，就向指定的地址发邮件以示提醒。
报道称，在日本举行的爱知世界博览会上，懂得英语、日语等四种语言的机器人“若丸”给观众当向导，深受观众的喜爱。
⑷开发清除住宅白蚁的机器人。
2005年8月，日本《朝日新闻》报道，日本阿桑特公司技术课长小林正志负责，多家企业参与的一个研究小组，与消防部门合作，正在川崎市国际救援系统研究机构，着手研制一种多用途机器人，它的主要任务是搜寻和清除住宅里的白蚁，但在发生地震等灾害时也可用于救生。
专职用于救生的机器人，由于利用的机会非常有限，所以平常的维持和维护费等成本很高，在经济上不太划算。而开发两种用途的机器人在经济上相当可行。
在阪神大地震中催生的蛇型救生机器人“IRS苍龙”，很有可能成为两用机器人的设计参考方案。有关方面将马上着手研制，并准备在一年后形成试验机。
目前，寻找和清除白蚁还主要依赖于人力。工作人员有时候需要爬到高只有20厘米～25厘米高的狭小的床下面去，有时候甚至要爬到廊柱等上面去于，看有没有被白蚁啃出的空洞。因此，长年从事这种工作的话，会使人腰痛背痛，需要实施机械化。不过，即将开发的机器人，不具备目前检查时喷洒杀虫剂的功能。小林正志说：“通过机器人的摄像机，从监视器上可以看到床下的状况，使客户信赖检查的结果。在发生大地震的时候，希望它也能帮助机器人操纵人员进行救灾。”
⑸研制可像壁虎倒挂天花板上打扫卫生的机器人。
2009年4月，《新科学家杂志》报道，美国匹兹堡市卡内基·梅隆大学的梅廷·西蒂和奥兹古尔·昂维尔负责的研究小组，研制出一种机器人，能够像壁虎一样吸附在墙壁、倒悬在天花板上。
研究人员说，这种粘性很强的机器人，可以解决家居生活中许多问题，比如：天花板刷油漆、打扫灰尘、清除蜘蛛网，同时，它还在环境勘测、搜寻、修理甚至搜索营救任务中，发挥着重要作用。
此前科学家设计的在墙壁上攀爬的机器人，基于压力抽吸原理，但是该设计存在很大的缺陷，即需要大量的能量驱动压力泵，并且受限于在玻璃表面上移动。而目前最新设计的这款命名为“坦克虫”的机器人，其移动主要依赖于粘性的弹力橡胶，使其适应于多种表面，比如：木料、金属、玻璃和砖块。其原理是模拟壁虎在墙壁上攀爬的方法。
壁虎能够在墙壁上快速攀爬，并很容易地与墙壁表面相分离，其主要原因是它脚垫上数百万个微型刚毛。2002年，包括西蒂在内的多位工程师，在加州大学伯克利分校，证实了壁虎的刚毛充分利用了范德华力，这是一种微弱的静电引力，只操作于分子等级的接触表面。虽然壁虎的每根刚毛都非常微小，但是数百万根刚毛所产生的范德华力足以让壁虎攀爬在光滑的表面上，即使倒悬挂在天花板上。
此后，西蒂便开始以粘性弹力橡胶作实验，模拟壁虎刚毛的作用力。早期研究的一种方法，是在电子显微镜下使用纳米等级的探针，在一个蜡模型中穿孔缩进，期间在蜡模型中充满了液体聚合物，这些纳米等级大小的探针制作成类似壁虎刚毛，探针在这种环境下产生了像刚毛一样的范德华力。
目前，西蒂研究小组最新设计的坦克虫机器人，虽然没有利用类似刚毛的结构，却利用了粘性弹力橡胶，基于范德华力吸附在物体表面。这个机器人有手掌一般大小，仅重60克，在两侧各有一个粘性的“坦克履带”。为了能够越出障碍物并且有效地进行分离，这款机器人安装了一个具有弹跳能力的“U形尾巴”，当它移动行进时尾巴贴在物体表面上。在测试中，机器人不仅能够在光滑的表面上倒悬挂式行进，甚至还可以负载着重物。
⑹研制出能两腿行走做家务的机器人。
2010年1月18日，韩国媒体报道，韩国科学技术研究院开发出一款名为Maru-Z的机器人，它可用两腿行走，并能做一些家务活儿。
报道称，该机器人装有视觉信息操控系统，可对微波炉、家电按钮和饮料杯等物品，进行立体识别。测试中，它首先自己移动到目的地，然后找到目标物，并把目标物传递给控制者。
韩国在工业机器人领域里，属于后起之秀。国际机器人联合会，在2009年底根据机器人产业规模推出排名，韩国排在日本、美国、德国和意大利之后，居世界第五位。
4．开发用于办公楼或社区服务的机器人
⑴开发在办公楼做接待工作的机器人。
一是研制出能陪外地来宾聊天的高智能机器人。
2006年10月，英国广播公司报道，英国埃克塞特郡人工智能公司的罗洛·卡彭特，研制出一个能陪外地来宾聊天的高智能机器人。它名叫“乔治”，能与其陪同的客人，以一种妙趣横生、轻松愉快的方式聊天。
“乔治”戴着眼镜，文质彬彬，一副学者派头。它能够做出许多类似人类的姿态和表情，从点头、傻笑，到不耐烦地用手指敲击桌面等。“乔治”能理解外地客人的口头请求，并能提问和作答。它还能学习外语、俚语、文字游戏、笑话和其他任何一种可确认的语言技巧。“乔治”不仅能和客人聊天，而且还会认真聆听客人的谈话，并“记住”所有谈话的内容。“乔治”可以通过聆听来学习语言，这也就是他能够掌握多个语种的原因。目前，它除了能说英语之外，还会说其他40余种语言，包括日语和俄语。
此外，“乔治”还具有人类的情感。他有时生气，有时粗暴，有时甚至会讲笑话。他陪客人时，会一边聊天，一边做出各种表情来表达他的情感。
据悉，“乔治”是在人工智能jabberwacky程式的驱动下，与文本界面的支持中研制成功的。与大多数受程序规则限制的聊天机器人不同，它完全依赖反馈和应用关联性强的学习技巧来提高对话水平。也就是说，它能储存每个人对它说的每一句话，并通过将对话者信息与其数据库中储存的范例相匹配，从而说出它认为最适当的话。这一人工智能程序，使它有了学习外语、俚语和其他任何一种不常见的、可以识别的语言技巧的能力。它曾参加了一年一度的“罗布诺奖”人工智能计算机赛，并夺得冠军。
卡彭特认为，从某种意义上说，“乔治”是借用人类的智能，来陪同客人聊天，引用别人的话，从它以前的谈话记忆库中，寻求最适合的内容进行回答。和其他许多聊天程序不一样的是，“乔治”的聊天不仅注重逻辑，还具有幽默感，它有时“言辞刻薄”，有时会显得“无法无天”，但又总是妙趣横生。它能像朋友一样与你聊天，就好像它是一个大活人一样。
卡彭特说：“从科学角度来讲，“乔治”和人工智能学习的出现，代表着我们的研究，已经进入模仿人类交流技术的阶段。”他指出：“从商业角度来讲，它有着重要的娱乐价值，不仅可以通过网络娱乐大众，而且还可以把它当做朋友。它的可交易性将会或已经将人工智能推向一个新的或许是更可预见的方向——求助中心、公司代理、买卖和销售。”
二是研制出在办公楼担任接待任务的机器人。
2012年2月21日，日本媒体报道，日本日立公司研制的一种新型“接待机器人”，在其位于东京都国分寺的中央研究所办公楼表演。这种机器人以大量图像数据为基础识别事物，可确定客人要寻找的特定地点，然后为客人引路。
据悉，这款机器人重14公斤，高80厘米，可识别人的面孔和声音，最快每小时可行走6公里，拐弯也很灵活。它是在日立2007年开发的机器人基础上改进而成的。
在表演时，“客人”问机器人：“钟表在哪儿？”机器人回答说：“请跟我来。”然后，机器人把“客人”引到办公室放钟表的桌子前说：“就是这儿。”
研究人员说，这种机器人可以在办公楼等场所做接待工作。今后将不断提高机器人的安全性，以便让它更好地与人一起生活和工作。
⑵开发在社区做安全保卫工作的机器人。
一是开发出用于室外监视的警卫机器人。
2005年10月，日本西科姆公司面向占地面积较大的工厂、学校和集体住宅，开发出用于室外监视的警卫机器人“西科姆机器人X”。并在近日开始提供租赁服务。西科姆公司开发中心主任森下秀生说：“假如是24小时体制，与雇用一名保安相比，租金约为一半”。
该机器人的主要特点有：①能够以人小跑的速度移动，时速为10公里；②可利用装在机身上部的全方位摄像头，对固定摄像头的死角位置，以及保安难以巡视的位置进行监视；③可利用声音、光线（闪灯）以及作为选项配备的烟雾等威慑手段，阻止犯罪等活动；④利用火焰传感器检测到不明火情后，可利用选配的自动灭火装置进行前期灭火；⑤可通过在门口附近站岗，监视和保存人与车辆的进出情况。
该机器人是一种双驱四轮行走的车辆型机器人。共有3种行走方式，除利用机身上部配置的磁性向导传感器，沿着路面上铺有磁性线路的巡逻路线进行巡视的“自动行走”模式外，还包括利用基于无线方式的监视系统的“远程操作行走”模式，和采用有线遥控方式的“遥控”模式。磁性线路的关键位置，均配置用于向机器人发送动作指令的“标志物”，进行日常工作时不需监视中心发布指令。
巡逻路线还有部分砂土路面，即使不铺设磁性线路，也能沿着巡逻路线移动。这是因为从标志物得到的信息包括与附近标志物之间的位置与距离。此时，必须要有实时的移动距离信息，而它则利用驱动马达的脉冲输出计算移动距离。
“西科姆机器人X”的外形尺寸为全长1225厘米×宽840厘米×高1120厘米，重量约为230公斤。蓄电设备为铅蓄电池，串联个12V·50A电池单元。西科姆公司开发中心首席工程师赤泽博之说：“假如优先考虑性能的话，也许应当采用锂离子电池，不过考虑到成本问题，不得不采用铅蓄电池”。从电池容量来看，以时速3公里～4公里连续移动时，大约可工作2个小时。充电时间约为1个小时，设想把充电设备配置在巡逻路线上。
巡逻路线上还配置多个无线基站。以便监视中心随时查看，机器人利用摄像头拍摄的影像。一旦出现异常情况，就能切换成远程操作行走模式，或者发出声音。从摄像头来说，在机身前方上部安装了摄像头，在机身背后上部配备了由6个摄像头，以相同的间隔组成环状的全方位摄像头系统。
作为检测障碍物的传感器，在摄像头和全方位摄像系统的正下方，安装了激光传感器，在机身前方和背后安装了超声波传感器。激光传感器用来检测离身体10米左右的障碍物，超声波传感器则用来检测离身体4米左右的障碍物。
二是研制出能盘问10米内来客的卫兵机器人。
2006年9月，韩国联合通讯社援引韩国产业资源部的消息称，一些韩国公司联合研制出一种卫兵机器人，可用于守卫重要军事设施和执行巡逻任务。
这种由三星公司牵头研制的卫兵机器人，能侦测、警告并以压制性火力对付入侵者。公司负责这项研制工作的总工程师说，这种卫兵机器人兼有通常的“视力”和红外线探测能力，白天能识别2公里、夜间能识别1公里以外的人、汽车或树木，同时白天可探测到4公里、夜间可探测到2公里以外的移动物体。
这位总工程师指出，这种机器人，能够盘问10米以内的来客，并在侦测到闯入者时发出警报。这些功能可以由机器人卫兵自动完成，也可以由管理员操纵。一名管理员可同时操纵16个卫兵机器人。如有需要，还可将卫兵机器人安装在运载工具上。
韩国产业资源部工业政策室负责人李在勋说：“这种智能型机器人非常独特，因为它首次把监视、跟踪、开火和语音识别等功能集于一身。” 卫兵机器人的头部，安装了K-3机关枪。
⑶开发在社区做清洁卫生工作的机器人。
研制出能清扫大街的机器人。2009年5月，英国《太阳报》报道，意大利科学家成功研制出一款新型机器人，它可用于清扫大街上的垃圾。
报道称，这款机器人目前只有两种型号：一款可用于进入居民房屋，捡室内垃圾。另一款则是用于在户外清扫大街。居民可以向机器人发出指令，让它清扫房屋周围的垃圾。
据悉，这一研发项目获得欧洲委员会的资金支持。欧洲委员会曾提出“设计、开发、测试和演示一种改善城市卫生管理的系统”。此款开创性发明，首次在2009年3月进行过测试，后来又在意大利西部城市比萨一些肮脏的街道进行进一步的试验。目前，该机器人已开始在意大利部分城市的街道进行清洁工作。
摘自张明龙、张琼妮《国外电子信息领域的创新进展》知识产权出版社2013年版，第394～402页。
