基于人工智能與5G 技術的服務機器人應用

孫艷茹 逄崇雁 周明佳

（哈爾濱華德學院機器人工程學院，黑龍江 哈爾濱150025）

1 概述

中國對服務機器人的研究起步很晚，1986 年將研究開發服務機器人列入到國家863 高科技發展規劃中。日本機器人發展比較早，韓國近幾年也在逐步追趕機器人的世界潮流，韓國將服務機器人列入國家未來發展的10 大經濟增長點產業。德國、法國、美國等發達國家的機器人水平一直處于領先地位。

隨著人工智能技術的不斷進步，我國在醫療領域的應用越發突出，醫療領域機器人的發展能夠很好解決醫療資源不均衡等社會問題。

2 醫療服務機器人的人機交互能力

醫療服務機器人采用5G 網絡和人工智能AI（Artificial Intelligence）技術，能夠進行自然語言處理、交互對話、知識圖譜等功能，通過語音識別和自然語言處理技術識別客戶的意圖，通過5G 網絡連接指定的知識庫獲取問題答案，并將問題答案通過文本轉語音技術轉換為語音，幫助客戶答疑解惑，可以替代一部分人工客服、產品宣傳、線上咨詢服務。有效的解決業務咨詢、產品推廣等事務。具體流程如圖1 所示。

圖1 人機交互流程圖

2.1 人機交互主要功能

2.1.1 智能迎賓接待通過面部檢測并主動為客戶解答、介紹。

2.1.2 智能講解根據客戶定制化點位需求，智能引領客戶參觀并多形式的為客戶介紹信息，解決人工錯誤率高以及形式單一的痛點。

2.1.3 智能演講主持根據客戶定制化內容，為在場嘉賓進行演講，生動的表情、及多形式的展示，讓嘉賓感受不一樣的演講。

2.1.4 解決以往人工現場錯誤率高的痛點以及不便多形式展示的痛點。

2.1.5 智能人臉簽到通過人臉識別結合證件識別，提升身份識別的準確性，提供對用戶的定制化服務。

2.2 人機交互系統設計

主要有大屏功能、模塊選擇、語音控制。通過模塊選擇完成相應功能展示，同時也能通過語音識別完成智能問答、智能導診服務。通過后臺海量數據匯集、海量知識處理和智能AI 識別功能，并根據文本分類算法TextCNN（Text Convolutional Neural Networks）構建醫療問診意圖模型，通過分析病患輸入的病癥內容，推斷出概率最高的三個就診科室，為病患提供導診服務，并能實現信息咨詢、健康知識問答、互動娛樂等功能。主要有以下幾個功能：

2.2.1 自動導航：接收導航目標位置指令后，根據激光雷達掃描外部環境獲取地圖，規劃出導航路徑，控制機器人完成導航工作。

2.2.2 智能導診：醫患大多知道病情，不知道去就診的科室。服務機器人中的智能導診功能就顯得尤為重要，它可以根據病患對病情的描述，推薦對應的科室及專家醫生。

2.2.3 語音交互：服務機器人嵌入的語音交互模塊能夠通過語音識別，與病患進行正常的語音交流，同時，也能夠對健康常識進行宣傳推廣。

2.2.4 互動娛樂：通過娛樂模塊能夠起到智能引流功能，并能起到活躍氣氛、減少緊張情緒功能，有助于病情恢復。

2.3 自主導航系統功能設計

自主導航系統主要包含地圖的構建、定位以及線路規劃三個功能。自主導航系統流程如圖2 所示。

地圖構建主要是將未知環境變為已知環境，定位則是導航中的重要一步，它是確保機器人到達目標位置的關鍵。線路規劃是指引機器人到達目標位置的重要指令。在導航過程中，地圖信息和定位信息通過傳感器獲得，然后根據路徑規劃，向系統傳達角速度和轉向角速度完成機器人導航功能。

3 人工智能

人工智能是研究使計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為的學科，本文中所講的智能導診機器人應用到的人工智能是通過醫療問診意圖模型獲得，該模型主要是使用textCNN 進行文本分類處理。textCNN 在計算機視覺領域取得了很好的結果，同時它可以應用在文本分類上面，texCNN 的卷積和池化過程是一個抽取特征的過程，當能夠準確抽取關鍵詞特征的時候，就能準確的提煉出文檔或句子的中心思想。text-CNN 模型如圖3 所示。

圖2 自主導航系統流程圖

圖3 text-CNN 模型

該模型主要包括五層，第一層是輸入層，第二層是卷積層，第三層是最大池層，第四層是全連接層，最后一層是輸出層。

由圖4 所示，輸入層主要是將輸入的文字轉化成二維矩陣便于卷積處理。卷積層后獲得的向量進入到池化層，通過最大池功能獲得每個特征向量的池化值，并將池化值拼接成最終的特征表示。全連接層和輸出層用于計算每個類別的概率并進行分類輸出。

TextCNN 最大優勢網絡結構簡單，在模型網絡結構如此簡單的情況下，通過引入已經訓練好的詞向量依舊有很不錯的效果。 網絡結構簡單導致參數數目少，計算量少，訓練速度快。

圖4 層次流程圖

4 5G 技術

由于5G 網絡的優勢非常明顯，其商用速度明顯快于4G。5G特點是大帶寬、低時延、高可靠性。本文中服務機器人的網絡連接采用5G 網絡，需要在機器人中嵌入5G 的CPE 模塊。5G 現已商用，大帶寬、高可靠性對機器人聯網控制非常適用，低時延保證了遠程控制的可靠性。

5 結論

在人工智能和5G 技術的引領下，智能服務機器人會得到快速的發展。本文只是在醫療領域的導診、宣傳、娛樂、智能客服等方面做了相關應用，得到的效果也是非常明顯的，由智能服務機器人完成導診、宣傳等工作，可替代一部分人力，在疫情期間的導診能有效減少接觸感染的風險，后續在其他領域也會有越來越多的應用探索，智能服務機器人的市場需求會越來越多，在各行各業中服務機器人的個性化發展是一個新的探索方向，也會是一個新的機遇。