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助老助残机器人:青少年创客的新思路

来源:    发布日期:2014-07-30 10:21:45   阅读量:0

  目前在青少年科技创新赛事与从事产品生产的企业之间,存在着信息流通不畅的问题。
 

  机器人帮助老人行走,提醒老人生活起居,为老年人出行保驾护航……7月17日至18日,第十四届中国青少年机器人竞赛在乌鲁木齐火热进行,其中机器人创意比赛让现场观众大开眼界,赛场上不仅“硝烟弥漫”,更因众多包含助老爱老助残意识的发明而散发出浓浓爱意。

  助老助残的肢体“代用品”

  对于老人和大多数残障人士来说,一个共性的问题就是行动不便,需要拐杖、轮椅、步行器或者类似的设备方能相对自主地移动;与此类似的问题是,年老或某些残障会带来反应能力的下降,让这些群体相对不容易使用手机等电子产品。

  因此,在今年的中国青少年机器人大赛上,机器人创意比赛作品中最常见的思路,便是让机器人充当老人、残障人士和中风患者的“拐杖”和“双腿”,并在方便他们行动的同时,承担起其他一些服务职能。

  北京市第八十中学的阮宇博,就带来了一台定位为老人“贴身仆人”的机器人。它的躯体像是一个圆形的书架,而大约相当于成人身高一半的高度,使它成为一具相当实用的移动“电话架”。

  阮宇博告诉记者,这台机器人可以在手机有电话打进来的时候,自动将手机送到老人手边方便接听,从而解决老人使用手机却经常找不到手机的问题。此外,它还能根据不同的二维码执行多种任务。比如说,老人想要吃某种药物却不愿或不便自己走到药箱附近去,就可以让家人事先将药品和水放到机器人的某一层托架上面。待到需要时,只需坐在椅子上并亮出对应“服药”的二维码,就可以“召唤”机器人前来服侍了。

  同样是机器人仆人,广东省的几位中学生带来的“小S”(读作“小思”),则主要用来陪伴患有老年痴呆症(阿尔茨海默病)的老人。在它的外表有一个明显的“广告位”,可以张贴一些提示语,一旦老人出门在外并发病,突然忘记了自己是谁以及家庭住址等重要的信息,这些提示语就有助于老人唤起自己的记忆;即使这一招失败,老人的家属也能通过机器人的定位信号找到老人,避免亲人走失的悲剧。

    来自福建省的几位中学生遵循相对传统的思路,设计了一架适用于老人和残障人士的轮椅,并将体育锻炼功能附加其上。这架轮椅将传统的机械传动与现代化的电气和电子技术有机结合在一起,使用者可以通过推动手柄、踩下脚踏板、左右晃动身体等不同的方式移动轮椅。其中,最后一种控制方式是这架轮椅的亮点,对于很多只能坐轮椅或平躺的老人和残疾人来说,久坐往往带来一些健康问题。但通过轻轻晃动身体来驱动轮椅,不仅为出行增加了趣味性,而且防止了久坐导致的健康问题,更可以锻炼腰部的肌肉。

  南京市的小学生史珂菡则将研究的重点放在肢体残疾人方面,设计出了使用眼睛控制电脑鼠标指针的“鼠标眼镜”。

  史珂菡说,由于工伤和事故等原因,很多人都会失去自己的某些手指,这可能导致不便操作鼠标的问题。而这副眼睛就是为这一残障群体“量身打造”的。它通过陀螺仪判断人头部的动作,换算成鼠标指针在屏幕上的位置;镜片上的传感器则用于判断人眼的眨动,并滤去人体不自主的眨眼运动,将自主的眨眼转化为鼠标左右键的点击。人们只需稍作训练,就通过这套设备完成鼠标的单击、双击、拖拽和指针移动等功能;熟练之后,即使是玩像《愤怒的小鸟》这样精密的游戏也完全不成问题。

  为弱势群体做好“心理按摩”

  在现代社会中,“健康”的概念早已大幅扩展,只有身体健康、心理健康而且情绪稳定愉快,才可以称得上是真正的健康。因此,在这一届中国青少年机器人大赛上,也出现了若干旨在满足老年人常见的下棋、品茶、书法等兴趣爱好,以保证他们心理健康,不至于“宅”在家里无聊的机器人创意作品。

  三位合肥市的中学生就从家乡的特产和老年人爱好饮茶的习惯出发,设计了一种能够自动烧水、放茶叶、泡茶和点茶的茶艺机器人。通过一系列精密的机构,这台机器人既可以让人欣赏到泡茶的全过程,而且泡出的茶口味与真正的人类“茶博士”相差无几,再配合音乐伴奏,为老人营造出带有互动性而且充满乐趣的饮茶过程。

  两位重庆市的中学生设计的书法机器人,则为行动不便老人和残障人士与远方的笔友举行在线笔会提供了可能。当使用者握持其中一台机器人的机械手挥毫泼墨的时候,手的动作就会被转换成一组数据,传送给另一台机器人,再由固定在它上面的毛笔重新写出来,从而实现老人之间足不出户便可以交流书法的效果。与同龄人之间的交流,有助于老人培养自己的书法爱好,实现“老有所乐”。

  北京第二实验小学的殷明德发现,很多老人喜欢以围棋作为消遣,但一盘棋结束之后分拣棋子的过程却非常麻烦。有鉴于此,他设计了一台自动分拣围棋棋子的机器人,只要将混在一起的棋子倒入托盘,机器人就会将棋子送入一个类似弹夹的识别通道中,再通过传感器判断棋子的颜色,分拣到两个盒子里。相比于一盘围棋漫长的时间,这台机器人的工作效率可谓神速。

  创新作品投入实用前路漫漫

  方便残障人士行动、保障老人心理健康、帮助中风患者康复、提高医院抢救工作效率……针对一个个目前医护和扶助弱势群体领域亟待解决的问题,全国各地的青少年提出了自己的解决方案。充满创意的思路,让不少人几乎有了“未来即现在”的感觉。

  “但现在展示的这些创意作品,又有多少会在(经过完善)之后成为真正的产品呢?”在中国青少年机器人大赛闭幕式上,一位科技教师对记者如是说,神情也颇为遗憾。事实上,类似的情况,在每年全国各地的青少年科技创新大赛上也同样存在。很多工程类乃至其他一些组别中可以形成产品的作品,往往随着赛事结束和作者升学而销声匿迹,未能转化为具有实际应用价值的产品(商品)。

  如果将青少年与年龄相伴的创新思维看作是一种资源,那么我们实际上面临着相当大的资源浪费。这位科技教师认为,目前在青少年科技创新赛事与从事产品生产的企业之间,存在着信息流通不畅的问题。受制于学业和家庭经济实力、人脉等因素,青少年和他们的家庭往往不太可能直接与企业建立联系,或者自行生产创新作品,这就使很多具有实际应用价值的创意被束之高阁。“仅仅在这一届赛事上,一些帮助中风患者康复的作品,(其功用)就是市场所急需的。但它们投入生产也许要等数年时间,也许永远不能为真正的中风患者所用。”

  青少年科技创新赛事选手与生产企业和最终用户沟通不畅还带来了一个后果,那就是一部分作品并不实用。除了“单件生产”带来的可靠性问题,比如每工作一小段时间就要停机检修之外,作品可能给用户带来安全隐患是更亟待解决的问题。

  举例而言,有一件作品是为中风患者提供下肢康复训练的步行架,省去护工在患者身后陪护的劳动。这件作品通过两个扳把开关控制前进和停止,并通过另一组开关控制前进速度,而且支持人们通过手机、平板电脑等移动设备,以Wi-Fi信号进行控制。

      但是,这件作品就蕴含着两个安全隐患。一方面,别人以Wi-Fi控制时,正扶着步行架的患者将无法以手边的开关进行操作,这就为无良护工故意虐待患者并伪造成设备故障提供了方便。另一方面,某些老年中风患者可能既双腿无力又有双手不灵便的问题,这就使他们有可能无法根据需要自行操作步行架,在训练中因为步行架失控而跌倒。