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迎宾人工智能机器人(迎宾机器人设计)

近日,门罗机器人评测实验室收到了一款机器人界的网红产品——由北京康力优蓝机器人科技有限公司研发的优友类人型商用服务机器人U05(基础款,以下简称U05)。它可以在商场、展馆、银行与政务大厅等应用场景中为顾客提供服务。那它服务的效果怎么样呢?用户喜不喜欢它呢?带着一些疑问,门罗评测工程师对U05进行了本次深度评测,希望能得到答案。

迎宾人工智能机器人(迎宾机器人设计)

近日,门罗机器人评测实验室收到了一款机器人界的网红产品——由北京康力优蓝机器人科技有限公司研发的优友类人型商用服务机器人U05(基础款,以下简称U05)。它可以在商场、展馆、银行与政务大厅等应用场景中为顾客提供服务。那它服务的效果怎么样呢?用户喜不喜欢它呢?带着一些疑问,门罗评测工程师对U05进行了本次深度评测,希望能得到答案。

由于U05是商用服务机器人,所以我们选择了三个真实的应用场景开展评测工作:赛伯乐园区创客咖啡、两江机器人展示中心和公积金管理中心,看看它在这些商务和政务环境中的表现如何。

门罗机器人评测实验室(Menlo Robot Testing Labs)

门罗机器人评测实验室是门罗机器人旗下针对人工智能与服务机器人的评测机构,致力于产品的检测与评定,技术的研发与迭代,市场的调查与分析,并推动着国家相关标准体系的建设与发展。

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一、评测项目:精准梳理,有的放矢

既然要进行U05的评测,梳理相关的评测项目必不可少。在门罗评测工程师看来,作为一台商用服务机器人,U05所能落地的场景服务是用户最关注的,所以评测项目必须与此相关。通过前期的试用与观察,结合三个评测场景的情况,我们觉得在咖啡馆,它可以提供迎宾接待、吆喝促销、引领带路和商品查询等服务;在展览馆和办事大厅,它可以提供迎宾接待、身份验证、解说答疑和引领带路等服务。而要实现这些服务,U05需要视觉识别能力、语音能力、导航能力和运动能力等多种能力的交叉支撑。

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综上所述,为了方便接下来的评测工作,我们决定先对U05的外观设计进行解析,然后分别从视觉识别能力(包含人脸识别和物体识别)、语音能力(包含识别准确率、多轮对话、反馈时间、远场拾音、语音合成与音量)、导航能力(包含地图定制和定位精度)、运动能力(包含直线进退、转向、避障能力、越障能力与爬坡能力)和续航能力五个方面的入手进行场景评测。最后,我们还将对三个评测场景中用过U05的工作人员进行调查,并综合调查结果,从外观设计、视觉识别能力、语音能力、导航能力、运动能力、续航能力、功能实用性和安全性8个方面对U05进行评估评议,最终得出综合评定结果。

二、外观设计:造型Q萌,模块拆解

在外观上,U05采用了仿人形设计,身高达到130cm,与低年级的小学生差不多。像孩子一样,它那圆圆的脑袋占据了整个身体较大的比例,搭配修长的手臂与敦实的腿部,呈现出一种较为圆润的Q版风格。

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U05的大脑袋有两个自由度,可以实现上下左右四个方向的转动。其正面是一双大大的眼睛(内置显示器),这让它在颇具日漫风格的同时,看上去还点像知名的科幻电影角色ET,尽显Q萌可爱。

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在U05的胸部,配置了一个可触摸操控的10.1英寸显示器,用户可以通过它开启机器人的各项功能。另外,它还配有一台专用的平板电脑,用于机器人的各项设置和远程操控。

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和很多商用机器人的简单设计不同,U05的手和臂采用了真正的仿人设计,不仅手指及关节一应俱全,还配置了多达20个自由度(左右各10个)。这让它可以摆出各种手势,完成人类大多数的手势动作。

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在材质上,U05使用了ABS工程塑料作为外壳;在色彩上,以白色为主的黑白搭配,带来干练的极简风,符合其商用的场景定位。

在U05的头顶、双耳、下巴、下腹部和臀部分别内置了6个触摸传感器。通过触摸不同的位置可以触发其特定的反馈,如摸头它会哭,误会是在打它。当然,如果在任务执行的过程中触摸任何一个感应器,都会暂停当前任务并且触发特定的反馈。

U05非常值得赞赏的一大特色是采用了模块化的结构设计。由于它的各模块采用了插销方式进行连接与固定,所以可以在没有工具的情况下,快速将其拆解为头部、躯干、双臂与腿部五个部分。如果手里有把螺丝刀,还可以将其腿部进一步拆分。

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从实际使用的角度来看,模块化设计的好处显而易见:通过不同模块的组合,不仅可以实现更多的功能,还能有效地节省成本,提高机器人本身的泛用性和使用效率。同时,还可以极大地方便运输,让大中型机器人的搬运不再困难。

接下来,我们简要介绍一下U05的使用。首先应打开位于机身底部的电源总开关,之后长按位于臀部的开机按钮,待出现“系统已启动”或“机器人已经准备就绪”的提示音后即可使用。

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虽然U05可以脱机使用,但门罗评测工程师仍建议大家将它与网络连接,这样才更方便。联网步骤也十分简单,点击U05胸部显示器右上角的“设置”按钮,再选择“无线网络”就可以设置Wi-Fi。从实际情况来看,U05的Wi-Fi能完美匹配2.4GHz和5gHz这两种模式,在公用网络信号不佳时4G手机热点也可使用,且流量消耗不大。

想要使用U05的各项功能,只需在胸部触摸显示器上点选相应选项即可。如要配置某项功能,则需要将标配的专用平板连接到U05发出的热点上进行设置。设置完成后断开平板与机器人的连接,再回到胸部触摸显示器即可。专用平板还可以对U05进行遥控,限于篇幅,这里不再敷述。

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另外,值得注意的是,厂商将迎宾接待和吆喝促销两项功能进行了整合,可通过平板进行设置后直接使用。从实际使用效果来看,U05主要是通过语音播报结合头、手部的动作来达到吸引眼球的目的。这种方式搭配其呆萌的外观和机器人自带的吸睛属性,能有效地引起来宾或顾客的关注,并驻足围观。

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三、场景测试:细化到点,一一测试

解析完外观,接下来就该进入测试环节了。那么在各个测试场景中,U05的表现到底怎么样呢?

1视觉识别能力

1.1 人脸识别

通过胸部显示器上方的摄像头,U05可以实现“人脸识别”功能。不过在使用该功能之前,需要先注册人脸数据。

在专用平板上依次点击“编辑中心”→“基础服务”→“人脸录入”→“人脸注册”。这时,平板电脑会切换到拍摄界面。拍下想要录入的人脸,确认后输入姓名、性别和自定义语音等信息,并保存到人脸库(分为“我的人脸库”和“贵宾人脸库”),即可完成人脸数据注册。除了使用专用平板进行人脸数据注册之外,也可以利用U05胸部显示器上的摄像头进行实时数据录入。

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数据输入完成后,就可以在U05的胸部显示器上选择“人脸识别”。该功能开启后,将脸部对准U05胸部显示器的摄像头,并保持在胸部显示器的框中就可以进行识别了。门罗评测工程师组织了百余人进行测试(对于戴眼镜的人还分为戴与不戴两种情况进行测试),最后统计出的识别准确率超出了我们的预期,达到100%,且基本可以做到实时反馈。另外,门罗评测工程师发现,在本人不在的情况下,U05对其照片也能识别,最远识别距离约1米。

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除了用拍照的方式进行人脸数据注册之外,大家还可以用照片进行注册,只需要在平板电脑上选择“图片注册”功能即可。除此之外,在平板电脑上我们还可以管理人脸库,对相关数据进行增添和修改。

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1.2物体识别

想要使用U05的“物体识别”功能,只需在胸部显示器上点击“物体识别”即可。接下来,将需要识别的物体放到胸部显示器的摄像头前,它就会开始识别。

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门罗评测工程师找来了包含饮料、零食、书籍、清洁用品和模型在内的百余种生活中常见的物品进行测试。在对每种物品进行5次测试后,其识别准确率为72%左右,反馈也基本能做到实时完成。但我们发现,它对物品的背景有较高要求,若背景杂乱它就会不停地识别,造成识别次数增加、识别率降低等问题。

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2语音能力

U05提供了语音聊天、语音控制和语音解说等语音交互服务。用户只需要使用唤醒词“你好,优友”,待它做出响应后即可进行语音交互。

为了测试这方面的能力,门罗评测工程师从门罗评测语料库中挑选了部分适用于商业场景的语料进行了测试(环境噪音约50-60dB)。部分语料及记录见下表。

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2.1 识别准确率

从测试的结果来看,在相对安静的环境下,U05对普通话的识别准确率能达到90%以上,成绩不错。但随着环境噪音的上升,识别准确率会受到严重影响。当环境噪音超过75dB后,U05对非固定语句和指令的识别错误明显增多。通过跟厂商沟通,门罗评测工程师发现,除了环境噪音会对识别准确率产生较大影响外,现场的网络环境也会对其造成较大影响。所以我们建议如果环境嘈杂,应尽量保证网络良好,并将常用的问答语句等预置到本机中,从而提高识别准确率。

当然,除了普通话之外,门罗评测工程师还用重庆和四川方言对U05进行了测试。测试结果显示,它对此类方言的识别准确率也较高,达到了80%以上。

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2.2 多轮对话

通过测试我们发现,U05仅在少数几个常用领域(如天气)拥有多轮对话的能力,且对话轮均未超过三轮。所以总体来看,其多轮对话的能力有待进一步调校和升级。

2.3 反馈时间

U05对于一些固定语句和指令的反馈速度较快,在1-1.5s之间。而对于开放域的聊天及提问,反馈速度有所降低,在2.6-4s之间。平均来看,U05能在约3s的时间给出反馈,还算不错。

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2.4 远场拾音

在语音测试中,门罗评测工程师主要在1-5m的距离进行了拾音能力测试。在该距离范围内它都能有效拾音,且远场的识别准确率并未有太明显的下降。

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当然,我们也对U05的最远拾音距离进行了测试。结果显示,当超过14m之后其拾音能力出现明显下降,所以我们认为其最远拾音判定为14m较为合理。

2.5 语音合成及音量

在语音合成方面,U05采用了童声发音,较有亲和力。而在音量方面,其系统默认不能完全将声音关闭,最低只可降至30%。测试发现,在100%、50%和30%音量下,其声音输出分别为95-100dB、73-76dB以及48-51dB。从最大音量来看,超过95dB的输出会显得比较吵闹,但考虑到商业场景中较高的环境噪音,门罗评测工程师认为这是合理的设计。

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从整个语音交互能力的测试来看,U05在识别准确率、反馈速度和远场拾音三个方面做得不错。但它在面对复杂的语料和碰到环境噪音较大时却有些力不从心,建议厂商在这方面进行更多改进。

3导航能力

3.1 地图定制

要进行“地图定制”,首先需要将机器人与专用的平板电脑连接,之后在平板电脑的“基础服务”中选择“地图定制”。

待界面跳转后,点击“定制地图”按钮开始地图的扫描。此时U05会要求布设基站,由于其自动构建模式现在只是接口,还不能使用,所以点击“跳过引导”进入手动构建模式。先将U05推至初始点后点击“标记”按钮,然后根据引导,遥控它沿着墙角行走,并重复几次。待扫描完成后,就可以点击“下一步”并“确定”,进入接下来的地图修改流程。

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在地图修改流程中,我们根据引导完成噪点清除、设定虚拟障碍和标定目标点、人物点三个步骤,即可保存地图并完成地图定制。

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从实际使用情况来看,地图的手动构建模式较为复杂,且在地图扫描阶段需要重复多次才能完成。这就给用户带来上手难度大,学习成本增加的问题。建议厂商尽快完成地图的自动构建模式,或提供远程协助服务,让地图定制变得简单。

3.2 定位精度

在使用过程中,U05可以完成引领带路的任务,但这项功能需要与地图定制功能配合使用(地图定制的方法前面已述)。我们可以通过语音指令或U05的胸部显示器来启动它。在本项测试中,门罗评测工程师主要测试了任务进行时定位的精确性。结果显示,在多次自动进行的任务中,U05在同一个目标点的定位偏差在20cm之内,成绩不错。

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4运动能力

4.1 直线进退

在直线进退项目中,门罗评测工程师选取了商业环境里三种常见的地面材质进行测试:瓷砖、木地板和地毯。要操控U05完成直线进退可以采取两种方式:一是将机器人与平板电脑连接,选用平板电脑“控制中心”中的“手动遥控”;二是直接对U05说“前进”或“后退”的语音指令。

通过测试,我们发现U05直线进退的速度较慢,基本与官方最大3.6 km/h的数据一致,不同地面材质对速度的影响几乎忽略不计。在移动距离上,单次语音命令它可移动约40cm,而通过平板电脑遥控则可以让它一直匀速移动。

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4.2 转向

直线进退测试后就轮到转向测试。由于本次测试的U05基础版采用了差动轮进行驱动,所以可以完成360°任意方向的转向,但需要在原地完成。具体到实际使用时,其行走的流程就是“直线前进→原地转向→直线前进……”。

4.3 避障能力

既然是在商业场景中使用,运行环境通常较为复杂,经常需要避让各种障碍物。门罗评测工程师除了用人当避障物,还用餐椅、儿童椅、机器人和木块等不同高度的物体作为障碍物。通过测试发现,U05均会在障碍物面前10-20cm的距离内停止运动,可避让物体的最低高度为30cm。

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4.4 越障能力

在商业环境的地面上经常会出现线槽板、护套线和扣条之类的物品,能否越过它们会直接影响其服务的质量。通过实测,U05底盘的最低离地间隙约3.5cm,我们根据这一数据,选择了微微突出地面的灯条护套、高2.5cm的斜台阶和圆弧形金属扣条作为障碍进行测试。

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通过反复测试,我们发现U05可以较为轻松地越过微微突出地面的灯条护套和2.5cm高的斜台阶,但对于2.5cm高的圆弧形金属扣条有些力不从心。

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4.5 爬坡能力

在完成前面的测试项目之后,门罗评测工程师还测试了U05在一些真实坡道上的运动能力。结果表明,在不超过5%坡度的情况下,它都可以稳定前行,不会翻倒或后滑。

另外,在运动方面,由于拥有众多自由度,所以U05还可以完成比较复杂的舞蹈及手臂动作,例如敬礼等。门罗评测工程师建议当U05进行这些表演或展示时,不要靠得太近。因为舞蹈时其所有的避障传感器都会关闭,而手臂在动作时也容易碰到靠得太近的物体。虽然它会用语音提示大家避让,但仍有一定的不安全性,希望大家注意。同时,我们也希望厂商能对此进行优化升级,让它更安全。

5续航能力

在整个测试的过程中,门罗评测工程师们还关注了U05的电池续航能力,其标配的容量达到18900mAh的电池能让它用多久呢?因其电量下降至30%时会自动锁定底盘,无法移动,所以无法精准测试运动状态下的续航时间。但经过三个小时的测试(基本处于连续运动状态),它的电量由满电下降至76%,从而推断出它符合甚至超出6-8小时续航时间的官方数据。另外,由于本次的基础款样机不提供自动回充功能,因而我们未对该功能进行测试。

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四、综合评定:总体满意,升级空间大

在所有测试环节完成后,门罗评测工程师对三个应用场景中使用过U05的20位工作人员进行了调查,得到了如下结果。

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从结果上看,U05的实用性有60%的工作人员感到满意。在易用性方面,有50%的工作人员表示满意,这可能是由于不少功能都需要用专用的平板电脑进行设置。在安全性上,大家基本都给予了肯定。在工作辅助能力上,70%的工作人员表示确实能在一定程度上减轻他们的工作负担。在整体满意度上,得到了60%满意的评价,剩下40%的工作人员主要希望它能增加更多的服务功能。

最后,参与此次评测的6位门罗评测工程师结合各测试项目的纸质记录、视频记录以及对工作人员的调查结果,集体对U05进行了一系列的评估与评议,最终的综合评定结果见下图(满分5分)。

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在外观方面,其呆萌可爱的Q版设计得到了评测工程师们一致的5分好评。在安全性方面,其较强的避障性能和较低的运动速度能有效地保障使用安全,但由于舞蹈时避障传感器关闭及手臂动作会带来一定的安全隐患让它只得到4分。在续航能力方面,从使用三小时剩余76%的电量来推测,U05可连续工作9-10小时,能满足一个白天的使用需求。但考虑到电量低于30%会自动锁定底盘导致无法移动,这就让此项得分有所降低,最终得到4分。在功能实用性上,就目前来看可满足部分商业场景下的使用需求,但由于这台基础款的U05缺乏客情化定制,所以就它而言只有3分。

凭借100%的人脸识别准确率和超过70%的物体识别准确率,U05在视觉识别能力方面得到了4分的评价。在运动能力方面,评测工程师们的意见基本一致:虽然速度偏慢,但灵活性不错,避障和越障的能力尚可,还具备一定的爬坡能力,所以得到4分。在导航能力方面,虽然其定位精度很高,偏差没有超过20cm,但由于现阶段其地图定制较为复杂,仅得到3分。在语音能力方面,虽然低环境噪音条件下的识别准确率、反馈速度和远场拾音能力很不错,但U05作为一款商用服务机器人,需要在高噪音的商业环境下工作,从实测结果来看其识别准确率并不太高,所以这让它在这一项的得分不高。当然,我们可以通过将语音内容预置到本机来缓和这一问题,但这无疑增加了用户的操作难度与使用成本。

五、门罗观点

当整个评测工作完成之后,所有参与的门罗评测工程师都有这样的观点:在当前国产的商用服务机器人中,U05是一款表现非常突出的产品。虽然在某些方面它并没有做到最好,但通过有效的整合,让它能较为出色地完成迎宾接待、吆喝促销、身份验证、引领带路和商品查询等多种服务。另外,其模块化的结构设计不仅独具创意,而且让使用、升级和运输等成本都大幅降低,令批量部署成为可能。

当然,完美的产品不可能存在,U05在评测中显现出来的问题希望厂商在后续的升级迭代中改进,让它能够更好地服务于商业用户。

延伸阅读

北京康力优蓝机器人科技有限公司(CANBOT)是由康力电梯、紫光股份、神思电子等公司及盛世景投融资机构共同投资的高科技智能服务机器人企业。它是服务型机器人研发制造及机器人应用解决方案提供商,国家级高新技术企业。它致力于为个人和企业用户提供具有创新价值的民用机器人产品及应用方案。

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