新兴护理机器人的应用优势以及发展现状

新兴护理机器人的应用优势以及发展现状

易露尹航雷俊潘嘉瑶汤归绍李一鸣王轶书

中南大学湘雅三医院湖南长沙410013

摘要：机器人技术在过去几十年获得了飞速发展，而随着人民生活水平的不断提高，护理机器人开始为人们提供更好的养老服务。本文根据护理机器人的存在背景、相较于传统人力护工的优势、发展现状与预期的分析来对护理机器人做一个简要的介绍，对护理机器人各方面关键技术做出分析和讨论，并通过各方查证调研阐明当前护理机器人生产制造公司的成果与存在的不足，以探讨护理机器人当前主要的亟待解决的问题。此外还对护理机器人未来的发展方向和机遇做了展望。

1护理机器人的意义与未来空间

“ARobotinEveryHome.”正如比尔•盖兹所言，未来机器人将如同个人计算机产业一样，即将成为我们日常生活的一部分，家家都有机器人。纵观整个世界，工业化、城市化、人口老龄化的快速到来和家庭结构的巨大变化，使许多国家对老年养老、病痛护理的压力越来越大。传统的护理模式已不再满足人口增多、衰老缓慢的社会需求，先进的生活方式和护理模式正在慢慢改善着人类的生活，护理机器人由于其智能性、多功能的未来发展趋势而备受推崇。

1.1社会老龄化加剧

目前，当前全球老龄人口大约有10.41亿人，人口老龄化已成为世界范围的重大社会问题。按照当前的速度到2100年的时候将会比现在增加3倍，将会超出30亿人。发达国家老龄化程度会更加突出，现在欧美发达国家超过60岁以上的老年人大约占23.3%左右，到2050年将会达到33.4%。预计到2050年发展中国家的老龄人口将会是现在的2倍。发达国家老龄化的快速增长，已经给经济社会发展造成了诸多的问题[1]。这些老年人大多身体机能下降，生命活力减退，他们面临着很多困难和阻碍，例如日常生活无人照料、疾病得不到及时治疗、消极情绪无法排遣等。越来越多的老年人需要及时的护理服务以保障安全和社会稳定，这是养老事业和护理事业的一个严峻挑战。

1.2老年人健康受损

以我国为例，据卫生部统计，我国60岁以上的老年人约有一半患有高血压病，约80%的老年人至少患有一种或一种以上慢性疾病。我国城市社区老年人自报慢性病患病比例占79.91%；健康状况自我评价好的仅占20.25%，差的占42.30%[2]。以老年人为主的功能障碍者面临多种生活和工作的困难，他们大多身体机能下降、大小病痛缠身。

1.3社会护理力量不足

面对数量如此庞大的功能障碍者，我国护理行业面临着巨大压力。据第三届海峡护理论坛数据显示，2011年12月，我国注册护士总数224.4万人。由于老年人口早在2006年就已达到1.43亿224.4万的护工显然不能完成全部的护理工作。根据民政部数据，截止到2013年4月，我国城乡养老机构的床位约365万张，远远不够老年人使用。我国护理服务事业面临着严峻的挑战，直接刺激着国内护理机器人市场。社会迫切需要护理方面的智能设备，将其应用于家庭、养老院中，越专业护工之所不能，对老人身心进行护理，让他们快乐地融入现代生活。

1.4机器人产业的飞速发展

机器人是一类跨学科的高科技产品，它涉及机构运动学、动力学、控制工程学、材料学、人工智能等多学科，机器人的成长过程就是计算机、传感器和各种机构系统的创造、改进与综合配置的过程。

时至今日，机器人已从第一代示教再现型机器人、第二代带感觉的机器人发展到第三代智能机器人。目前国外的科学家们在移动机构设计、传感器融合与环境建模技术、路径规划技术、能源技术、智能控制技术、人机交互技术、成本控制等方面都取得了长足的进步[3]。

2护理机器人的发展优势

2.1提高老人的生活质量

老年人疾病多，机器人可充当病症记录器、医疗档案记录库，可以让医生更完整的了解病情，从而可做出更准确的指导。由于监护机器人不需要休息，而且在工作的过程中能够长时间的进行持续监护，并通过其自身携带的传感器等监视，设备来对监护对象进行观察，并采集对应的生理特征信息，最终储存起来，便于后续对老年人进行针对性的治疗与分析。这有利于老年人病症的消除。

护理机器人还拥有远程传输功能，可以将其收集到的信息进行实时上传。而医生只需要接收机器人设备上传获得的医疗信息就可以足不出户对患者进行治疗，而患者也可以通过机器人的通信网络而与医生直接的进行面对面的进行交流。这不但节约了前往医院路途的时间，同时还在很大程度上保证了病症治疗的最佳时期，对保证老年人的健康具有重要作用。尤其是对那些由于行动不便的老年人而言，家庭护理机器人的作用与优势尤为明显。同时，通过家庭护理机器人的实现的这种实时远程医疗，不但达到了传统远程医疗的提高医疗护理效率的目的，同时还可以克服传统医疗护理精确度不高的问题。

护理机器人还能够针对老年人通常有的肢体受限的情况，机器人设备可以起到辅助活动的作用，如帮助起床、帮助传递物品等。针对老年人的记忆能力减退现象，可以对机器人设定提醒服务，提高了老年人的社会生活能力。当然，对一些突发事件，机器人也可以担当紧急救护任务等等。机器人的这些功能对于老年人的生理健康的监视以及家庭护理等尤为重要[5]。

2.2解放劳动力

护理机器人的优点还体现在其对社会的影响。由于劳动力成本的上升，人们渴望从枯燥重复乏味的劳动中解脱出来，做一些更加有意义的事情。对老人的服务与照顾是一个长期的过程，对护理人员而言，这是某种程度上的资源浪费。对于某些家庭来说，如果家里有需要照顾的老人（尤其是患病老人），会给其他家庭成员造成或多或少的负担，而护理机器人的出现则会大大减少他们的投入照顾老人的时间。对于整个社会而言，可以解决社会老龄化的社会保障问题，促进社会和谐，为经济发展提供良好的环境。

在护理老人方面应用服务机器人，不仅可以解放一批劳动力，同时还能促进机器人行业的发展，推进机器人产业化和市场化。机器人应用于第三产业，为产业结构的调整作出一定的贡献，可以促进国民经济稳定发展[6]。

3护理机器人发展现状

3.1护理机器人在国外的发展现状

机器人在医疗及家庭健康护理的应用，被视为机器人产业最具有爆发力的新市场。护理机器人产值约占总体机器人产业的10%，仅次于军事、农业与建筑用机器人，总体产值排名第4。全世界正在使用中的专业护理机器人约有一万多部。

表3.1.1各类服务机器人产值（单位：百万美元）

根据市场调研可知，护理机器人主要有五类品种：复健辅助、医疗支援、心灵抚慰伴侣、家庭健康护理和医疗手术机器人。针对这五类护理机器人产品，对其市场中的现有产品也进行了比较分析如表3.1.2所示。

表3.1.2护理机器人种类及比较

国外护理机器人的发展比国内早很多年，这一机器人雏形早在20世纪40年代就已出现，但当时研究的机器人离提供护理服务功能还差得很远。真正出现具有护理服务功能的机器人是在40年之后的20世纪80年代。20世纪90年代后，多个国家都进行了各有特点的研究，出现了多种多样的护理服务系统，例如能够代偿行走能力的智能轮椅、残疾人用智能护理床、帮助病人复健的机器人系统等。

（1）欧洲的护理机器人：在20世纪70年代中期，法国旨在帮助高位截瘫患者的Spartacus操作手项目和德国Heidelberg项目开启了服务机器人新篇章。英国在70年代末，采取了一系列的措施支持机器人发展，鼓励机器人的研究与应用，迎来了服务机器人研究发展的兴盛时期。1982年，荷兰研制了装在茶托上可以喂饭、翻书的实验用机械手RSI，为1984年的轮椅机械手Manus投入生产使用奠定了基础。

（2）美国的护理机器人：美国是最早研究和生产护理机器人的国家，是多种机器人的发源地，拥有大批全球一流的机器人设计、制造公司。

美国进入80年代之后，政府和企业界才对机器人真正重视起来，鼓励机器人研发，制定发展计划，提高投资，在市面上推出了相当数量的服务机器人产品。

1984年，护理机器人的典型代表——机器人HelpMate出世。这是一种全自主移动机器人系统，上面安装了多种传感器，拥有避障功能和自主导航功能，可以通过人机界面操作指定目的地，完成运送药品、食物、医疗记录等任务。Helpmate会开门，可以乘坐电梯。目前世界范围内的医院已有80家的医院在使用它。

1985年，“护士助手”机器人开始研制，并在1990年投入生产销售，在世界各国几十家医院中使用。它可以为病人创造便利：送病历、送饭，也可以成为护士的小帮手：运送药品、医疗设备等。

（3）日本的护理机器人：日本素有“机器人王国”的美誉，娱乐机器人、导游机器人、清洁机器人等多种机器人广泛参与人们生活的方方面面。日本的护理机器人和其他国家相比，产量大、功能多、应用范围广。日本已将推动家用机器人发展定为国策，并制定了“技术战略蓝图”，对机器人发展作了规划。

日本自20世纪60年代引入美国的机器人及技术，经过七、八十年代的发展后，日本的老龄化发展趋势明显，日本政府开始高度重视护理机器人的研发。日本经济产业省发布的“国家技术战略规划”预测，护理机器人将逐步走入普通家庭生活。除了政府的重视，日本大批制造研发公司纷纷开发护理机器人，建立机器人的自动化生产线，成为物流、仓储自动化设备集成供应商。日本机器人协会估测，日本国内机器人市场份额在2025年将达到9310亿日元，主要集中于医疗护理和福利服务领域。协会希望在社会老龄化问题变得严峻时，智能设备能够为老人服务。

2005年，为了给高龄老人提供生活支援，日本一公司开发了“陪伴型”和“识别型”两款家用机器人。这两款机器人通过内置多个麦克风，采用先进的影像和声音识别技术，实现了机器人可以理解用户命令以及自动跟随用户的功能。

（4）韩国的护理机器人：韩国拥有高自主知识产权的机器人技术并启动国家级战略发展机器人，将服务机器人作为发展重点。韩国对服务机器人技术给予了重点扶持，并将智能服务机器人确定为21世纪推动国家经济增长的9个新增长引擎之一，力求使其成为新的经济增长点，为此韩国政府联合企业、高校、科研人员，集众力量研究服务机器人的设计和开发工作并在韩国掀起了发展服务机器人的潮流。韩国科学家研制出的类人机器人——安卓机器人，具备实时数据传输、声音图像力量感应器、高速处理器等技术，具备测距、声音识别、处理指令信号和与周围环境互动等功能。

3.2护理机器人在国内的发展现状

我国在服务机器人领域的研究起步较晚，近年来，我国在“863”计划的支持下，对于服务机器人的研究发展已经开展大量工作，并取得了一些成绩。除了国家支持，各企业、高校纷纷组建研究队伍，各领域机器人的研究成果逐渐丰硕起来。目前，我国开发研制的服务机器人主要有医疗机器人、清洁机器人、娱乐机器人等。如中国科学技术大学机器人团队的“可佳”可以为人们烹饪食物，哈尔滨工业大学研制的智能服务机器人可以为病人倒水喂药、与病人进行简单的交流、唱歌跳舞。

2010年11月，国内首台个人卫生护理机器人研制成功。这台护理机器人主要运用基于模糊理论的智能控制、人机工程学等技术为行动不便的老年人、残疾人提供全套洗浴服务。

2008年，台湾某大学开发了居家照护智能机器人“ROLA”。ROLA拥有语音识别能力和对话能力，能够识别人脸并且定位用户位置，时时陪伴用户。该机器人能够识别室内环境，具有避障功能。此外，开发团队正在研究机器人的扶持功能，以便让老年人按照自己的意志扶着该机器人行走。

2011年3月，上海一机器人实验室研究开发了“交龙”机器人。“交龙”机器人适合无人照顾的老人和福利院使用，通体白色，体前有可操作的电子显示屏，具备提醒老人吃药、取药、端水功能。它不仅可以服务于老人，还可以担任商场、展览馆的迎宾、导游等。

除了这些，国家康复辅具研究中心也带头研发了很多国内尖端产品，例如矫形假肢器、三体位智能轮椅以及服务机器人等。目前我国在服务机器人的发展上虽有进步，但与发达国家仍然存在差距。

3.3当前护理机器人与预期的差距

纵观护理机器人的发展过程，护理机器人已慢慢开始成长，但其成长过程相对较为缓慢，其护理行业方面原因主要是[7]：

（1）护理行业受关注度不高，政府重视程度不够；

（2）护理机器人使用环境受限；

（3）护理机器人成本高，人民消费水平有限；

（4）护理机器人受众对象的知识水平偏低；

（5）护理领域人才少；

（6）行业缺乏完善的护理机器人设计方法和评价机制。

除此之外，从实际应用与技术的层面来看还有两个问题仍待解决：

（1）安全上：护理机器人在护理老人方面缺少人性化理念，它可能无法真正满足老年人的精神需求与生理需求，因此可能为老人带来一些不便。不仅如此，服务机器人的系统需要定期的检查和长期的维护，否则，系统的差错可能危害到老人的健康与生命。

（2）经济上：护理机器人的价格过高，使它难以走进普通的家庭，许多普通家庭难以承担服务机器人高昂的价格。此外，老人的观念意识相对落后，对新鲜事物的接受能力较差，对服务机器人不易接受，很可能产生排斥的态度。[6]

4总结

经过近四十年的发展，护理机器人已经渐渐进入人们的视野，其发展将不断的改变传统家庭护理养老方式。尽管目前的技术水平还不够高，但我们相信随着家用机器人技术的革新与突破，其正成为一个新兴发展的产业。而要想使家用机器人能够得到更多人的承认，得到更广泛的只用，就需要生产厂家与科研机构共同努力。

从护理机器人当前的主要研究热点来看，为了满足护理机器人复杂环境下的适应性、可靠性，护理机器人将朝着智能化、自主化方向发展；为了降低护理机器人开发门槛，加速其发展，则需要护理机器人有统一开源的软硬件平台[8]；而我们可以结合当前的社会环境和技术水平，先把握好低端机器人的市场运作，再稳步发展高端市场，使护理机器人能够出现更好的发展局面。

本文通过对护理机器人相较于传统人力护工的优势国内外发展现状的综合分析，指出了护理机器人的应用与技术提升趋势。而随着全球老龄化人口的增加，护理机器人的需求也在不断增加，可以预见到这也为其发展提供了更广阔的市场空间和发展机遇。

参考文献：

[1]胡滢.世界人口发展之展望[J].生态经济，2015（10）：2-5.

[2]徐蔚.我国城市社区老年人健康状况评价及医疗服务需求调查[J].中国全科医学，2010（25）：2846-2849.

[3]徐方，张希伟，杜振军.我国家庭服务机器人产业发展现状调研报告[J].机器人技术与应用，2009（02）：14-19.

[4]丁小刚.机器人在家庭医疗护理中的重要作用[J].科技创业家，2012（18）：160.

[5]张婷婷，陈静.我国老人护理服务机器人的应用探析[J].管理观察，2014（10）：138-140.

[6]郭丽娟.人性化家用护理机器人护理方式及产品功能设计研究[D].河北工业大学，2014.

[7]倪自强，王田苗，刘达.医疗机器人技术发展综述[J].机械工程学报，2015（13）：45-52.