“机器人管家”主理下的智能家庭自动化初探

孙少山

(湖北师范学院 机电与控制工程学院， 湖北 黄石 435002)

“机器人管家”主理下的智能家庭自动化初探

孙少山

(湖北师范学院 机电与控制工程学院， 湖北 黄石 435002)

在分析和把握现有自动控制科技成果的基础上，对家庭自动化的发展趋势进行了研究和科学预测。研究认为，家庭自动化将向着综合自动化和智能自动化发展,“机器人管家”将成为智能家居中的核心部件和关键。智能家庭自动化将人类生活真正推向智能时代。

自动控制;家庭自动化;机器人管家;智能家居

0 前言

本文所要探究的是以“机器人管家”为核心的智能家庭自动化。智能家庭自动化，是当下最热门的科技话题之一。所谓智能家庭自动化，就是智能化的家庭自动化，也有人叫智能家居,在国外常用Smart Home表示,系指以互联网和家庭网络为平台，利用高智能电子技术来集成或控制家中的电子电器或能动地处理其他居家信息的系统。由于科学技术和社会条件所限，我们目前所谓的家庭自动化主要限于控制家中的电子电器产品或系统，远没有达到智能自动化的目标和效果。这只是家庭自动化的初级阶段。在研究中，本文将透过现状，将目光投向以“机器人管家”为核心的未来全智能家庭自动化系统的创建上，以将智能家居系统推向全新的网络化和智能化层面。

1 发展趋势分析

智能家庭自动化是基于目前家庭自动化的发展趋势而预测的。目前家庭自动化发展呈现出两个趋势：一是综合自动化。随着科学技术的进步和社会的发展，自动化技术目前发展到了大系统时代，有学者将大系统时代理论称为“第三代控制理论”。所谓大系统，就是在大范围内采集数据、处理数据、分析数据，从而进行管理和控制的系统。现代家庭，饮食、安全、医疗保健、学习、持家、信息沟通、出行等等就是一个大系统。而在目前，是单体自动化，或叫局部自动化，如洗衣机、空调器、冰箱等电器。随着科技的发展和物联时代的到来，人们将突破传统局部思维，将现实生活的物件和环节与互联网整合为统一的实虚网络。基于网络这个平台，将使家庭衣、食、住、行、学、医等内容构成的生活大系统实现综合自动化。第二个趋势是向智能控制方向发展。智能控制是研究与模拟人类智能活动及其控制、信息传递过程的规律，研制具有某些人类智能的工程控制与信息处理系统的一个新兴科学。研究具有仿人智能的自动机器是人类的科学追求，家庭机器人是未来家庭的大管家。智能控制在信息论、控制论、计算机科学、仿生学等的基础上，汇集有关方面的成果进行综合研究，是自动化技术科学纵深发展的方向。

从这两个趋势来看，未来家庭自动化不只是控制几台家用电器或是对其进行简单的管理，而是将家庭所有的衣食住行学等集成为一个大系统，这个家庭自动化的大系统的内容我们可以分为以下几个子系统：饮食、安全、医疗保健、持家、信息沟通、学习和出行等。

2 智能家庭自动化系统的结构和内容

智能家庭自动化系统的基本构想是：互联网是大平台。在网络平台之下，是一个高智能的机器人，它是家庭信息网络系统处理中心和家庭自动化的指挥中心，同时也是家庭自动化系统运行的执行者和管理者。这个家庭机器人是一个可以联通系统内外和处理日常事务的大管家，我们称之为“机器人管家”。机器人管家是智能家庭自动化系统的核心部件，在未来的家庭中，它是必需的重要成员。机器人管家、房屋与小车，将成为未来家庭的“三大件”。在“机器人管家”的管理下，是饮食、安全等七个子系统的自动化运行见图1。

图1 “机器人管家”管理下的智能家庭自动化系统结构图

1) 饮食系统的自动化。基本的是厨房的电器化和自动化。现在，厨房有电饭煲、电炒锅、电烤箱、电磁炉、微波炉、烤面包机、洗碗机、果汁机、制冰机、绞肉机、排油烟机、豆浆机、消毒碗柜等等。这些电器的作用，将来可集成为一台机器或一个智能系统来完成；而更进一步的是，实现智能家居，家庭成员可根据自己的饮食偏好，输入需求信息，机器人管家可以从网上采购并进行食物搭配，做出可口的饮食品。

2) 安全系统的自动化。家庭安全系统有防火、防气、防盗的设施。它由传感器、机器人管家和相应的控制系统组成。传感器对房屋内外的光线、气味和温度等参量进行检测，发现漏气、漏水、火情和偷盗等问题，立即将有关信息输送给机器人管家，机器人管家根据信息进行判断，并采取相应的措施。如发生漏气时，机器人管家可及时控制关闭闸门，并通过网络向主人或有关部门告知。

3) 医疗保健系统的自动化。家庭医疗保健系统的自动化的主要内容有，家庭人员的身体健康情况信息储存在电脑里，随时备用；机器人管家通过先进的检测仪器，能定期地对家庭成员进行体检，如检测血糖、血压、心律、体温等，并通过网络保持与家庭医生联系，进行相关咨询，提请家庭成员注意饮食和运动。机器人管家将按不同情况给每位家庭成员配置日常饮食参数和锻炼参数。

4) 持家系统的自动化。这一自动化系统，管理着家庭收入和支出的情况。它会建议你按自己的经济实力和特长，进行哪些力所能及的家庭投资，帮助你规避风险；它会要求你按预算计划进行日常生活的开支；当然，它还会帮你处理一些家庭事务，如接收信件、包裹等。

5) 信息沟通系统的自动化。这一系统主要是信息接收与处理，包括新闻、广告、交友、检索情报资料等。这个系统通过网络与社会信息中心相连，使家庭信息系统成为社会信息大系统中的小系统。与目前电视、网络、广播信息传播大众化不同，智能家庭自动化信息传播将小众化，机器人将信息分类处理提供给家庭成员。同时，那时将真正实现信息的及时相互沟通。

6)学习系统的自动化。未来家庭，学习成为重要的任务。学习系统的自动化可以帮助家庭成员进行各种各样的学习。如按你的学习目标帮助你制订学习计划，按你的学习计划从网络上为你收集学习资料和进行文献检索。如果你要做些科学研究，它将为你从网络上做些相关调查统计，获取相关的第一手数据。它还为你的学习和研究成果作番评估和鉴定。

7)出行系统的自动化。出行系统自动化可以完成家庭成员出行旅游的一些准备工作，如家庭成员想出差到某国或某地，机器人管家可以在先帮助你了解当地的情况，与你要接触的对象沟通，并帮助你预订机票、旅馆房间等。

以上内容和功能的描述，只是为智能家庭自动化的创建提供一个硬件平台，而要真正完成这些内容和功能，还需要有强大的系统管理运行软件支撑。

3 小结和展望

智能家庭自动化正在快速发展，但目前制约智能家庭自动化的问题不少，主要有：行业标准很难融合，如家用电器接口有待于进一步的配套和统一标准，住宅电气设计标准与住宅智能化系统配合； 目前的家庭智能自动化没有上升到综合性平台,只是单体电器的自动化，在智能性上有差距，还没有上升到仿生学层面等。[1]对这些问题解决的途径，将有赖于实行标准与非标准并举，实行模拟家电与数字家电并举，并不断完善社会合作体系，坚持向综合化、数字化的方向发展。[2]

智能家庭自动化是本世纪人类的梦想，随着现代科学技术的发展，这个梦想正在逐步实现。二十世纪八十年代以来，有些国家已经研制出了家用机器人。这些家用机器人可以独立完成端茶、洗碗、扫除、做饭以及与人下棋等工作。这些家用机器人是智能机器人，比产业机器人更高级，它们靠各种传感器感觉，能听懂人的命令，能识别三维物体，甚至还具有人类粗浅的情感。初步的智能家庭自动化在美国、德国、新加坡、日本等国都有应用。前几年在新加坡举办的“家庭电器与电子消费品国际展览会”上，在场模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。这个系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能等。这已经勾勒出了未来智能家庭自动化的雏形。微软公司总裁比尔.盖兹早有预言：“未来的建筑将会由钢筋、水泥、以及高科技晶片与软件共同组成。”[3]

自动化技术正在改变人类的生存环境。原始人类的生活模式是：人——自然界。自动化技术的应用，这个模式改变了，成为：人——机器——自然界。人将自己制造的机器把自己从“出力的机器”的地位中解放出来，“使工具的效率从人类劳动的人身限制下解放出来。”[4]

[1] 智能家居渐行渐近 家庭自动化发展遇瓶颈[EB/OL]. http://home.focus.cn/news/2011-07-13/221887.html. 2011/07/13.

[2]智能家居发展中存在的十大问题、十大对策[EB/OL]. http://www.doc88.com/p-847684484951.html.

[3]徐建明.家庭自动化新趋势[J].国内外机电一体化技术, 1999,(04):23～28.

[4] 马克思，恩格斯.马克思恩格斯全集[M]. 北京：人民出版社,1972.

Explorationbasedonrobothousekeeperofsmarthomeautomation

SUN Shao-shan

(College of Mechatronics Control Engineering, Hubei Normal University, Huangshi 435002, China)

Based on the analysis and understanding of existing scientific and technological achievements of the automatic control, this article does the research and scientific predictions of the tendency of home automation development. Studies suggest that home automation will make progress toward integrated automation and intelligent control automation; robot housekeeper will become an important member of smart home. Smart home automation will really push human life to be a smart era.

automatic control;home automation; robot housekeeper; smart home

2013—12—23

孙少山(1982— ),湖北黄石人，博士生.

TP212

A

1009-2714(2014)03- 0020- 04

10.3969/j.issn.1009-2714.2014.03.005