电子标准院：2023儿童陪伴机器人白皮书（16页）.pdf

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1、儿童陪伴机器人白皮书中国电子技术标准化研究院2023 年 3 月儿童陪伴机器人白皮书主要起草单位中国电子技术标准化研究院华为终端有限公司科大讯飞股份有限公司广州视睿电子科技有限公司重庆凯瑞机器人技术有限公司北京世纪好未来教育科技有限公司安徽淘云科技股份有限公司北京光年无限科技有限公司杭州萤石软件有限公司中国智慧家庭生态联盟深圳市 8K 超高清视频产业协作联盟国家数字音视频及多媒体产品质量检验检测中心国家虚拟现实/增强现实产品质量检验检测中心全国音频、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会电子信息产品标准化国家工程研究中心版权声明：本报告版权归属中国电子技术标准化研究院。如需转载或引用，请注明出

2、处。儿童陪伴机器人白皮书第 1 页 共 14 页发展背景随着智能技术、自动化技术的发展及应用，机器人从工业领域逐渐渗透到我们的日常生活中来。从传统的机场、医院、商场等 ToB 应用场景，逐渐走进家庭当中面向个人消费者，家庭场景已然成为机器人发展的下一个重点方向。现代人工作节奏快、生活压力大导致陪伴孩子的时间相对较少，儿童陪伴机器人产品的出现，缓解了家长这一痛点，受到了广大年轻父母的青睐。儿童陪伴机器人一般都具有拟人化的动作能力，情感丰富的语言表达能力，能提供给儿童相对高质量的陪伴和互动。除此之外，家长们还希望儿童陪伴机器人可以拥有更多元的功能，如更智能的人机交互、智能对话、儿童看护、教育学习等

3、，而这些需求，无疑对儿童陪伴机器人的 AI 能力以及交互体验设计提出了更高的要求。可以说，在人工智能机器人发展大趋势下，儿童陪伴机器人在性能和体验上将迎来新一轮的产业升级。儿童陪伴机器人白皮书第 2 页 共 14 页1儿童陪伴机器人的演进1.1工业机器人20 世纪 50 年代开始，在工业生产领域，机器人已经在工厂流水线上代替人工去完成那些重复度高且固定的工作。随着计算机、自动化技术以及人工智能技术进步和发展，使得工业机器人从传统的简单程控机器人，发展到通过视觉、触觉、传感器、高精度高速伺服驱动的智能化机器人，工业机器人整机性能和精度得到大幅提升，应用领域进一步扩大，工业机器人已在汽车、电子、化

4、工、能源、医药等行业中广泛应用。工业机器人极大提高了生产效率，节省了劳动力，降低了企业制造成本。随着软硬件技术的发展，国家产业政策的支持，工业机器人也将进入高速发展期。1.2服务机器人服务机器人一般分为个人/家庭服务机器人、特种服务机器人、商业服务机器人。个人/家庭服务机器人主要应用有老年人健康护理、生活辅助，家政服务如做饭、扫地，智能家居服务如家居控制、安防等；特种服务机器人主要应用为军事、医疗救援、航空科研等专业领域；商用服务机器人主要应用为零售、酒店餐饮、机场服务等特定场所的服务工作。随着人工智能技术，自动化控制技术的发展，服务机器人的智能化程度越来越高，应用场景也在不断丰富。服务机器人

5、与人们的生活密切相关，给人们的生活带来了极大的便利，同时也改善着人们的生活质量。服务机器人同其他电子产品一样，越来越被普通老百姓所接受，需求急速上升，市场空间巨大。儿童陪伴机器人白皮书第 3 页 共 14 页1.3儿童陪伴机器人随着传感器、机器视觉、智能芯片等人工智能技术的发展，传统产品的智能化演进已成为趋势。家庭场景中，传统的玩具式、学习机式的儿童产品如故事机、学习机已经不能满足现代家庭的需求，因此更加智能的、能够进行情感互动的、具备拟人化运动能力的儿童陪伴机器人应运而生。儿童陪伴机器人能帮助家长陪伴儿童，可以和儿童通过丰富的肢体动作，充满情感的面部表情进行情感化的人机交互；机器人能够理解儿

6、童，与其进行伙伴式的交流问答，解决儿童们的十万个为什么；机器人能够辅助学习，是儿童们的学习助手。儿童陪伴机器人白皮书第 4 页 共 14 页2儿童陪伴机器人的基础能力2.1儿童专属双语能力儿童陪伴机器人需要具备优秀的语音交互能力，能够听清并听懂儿童的语言，并且能够自主的做出合适的内容回复。能力上，支持中英文双语识别和表达，在中远距离，噪音场景能够准确的识别语音内容，同时针对低龄儿童说话特点，如语速慢，说话断断续续，字词重复，不符合语法规则等特征，能够快速并准确的对儿童的表达内容进行辨析，并且在思考和决策后，通过情感化的表达方式，以流畅自然的语句给出符合儿童认知范畴的并且易于儿童理解的回复，童音

7、表达高度拟人化，流畅自然。内容上，面向儿童用户，机器人表达的内容需要简短易懂，符合儿童的认知水平，避免长篇累牍；对话有温度，有一定趣味性，同时要严格避免出现不文明、负能量、暴力、歧视性等问题语句。机器人同时应具备丰富的百科问答类知识，开放域闲聊对话能力和优质的少儿有声资源，给儿童提供良好的陪伴体验。2.2视觉感知能力儿童陪伴机器人具有视觉感知能力，能够准确的识别并分析当前交互对象。机器人利用配备的摄像头，通过肢体运动或者相机方位控制，调整角度提高可视范围，通过 AI 视觉算法提供识别能力，能够准确的识别当前交互对象的位置、距离、人物属性、书本、物体等，支撑机器人做出多模决策。2.3多模态感知能

8、力机器人具备多模态感知能力。机器人配备 MIC 阵列，可实现远距离场景的儿童陪伴机器人白皮书第 5 页 共 14 页精准收音，并且通过机器人的运动转向能力，能够支持 360全向唤醒，使得机器人可以对声源进行精准定位。语音算法上能力增强，儿童场景唤醒和语音交互成功率大大提高。机器人具备视觉识别能力，利用配备的摄像头，通过肢体运动或者相机方位控制，调整角度提高可视范围，通过 AI 视觉算法提供识别能力，能够准确的识别当前交互对象的位置、距离、人物属性、书本、物体等。同时机器人配备触摸传感器、毫米波传感器、光感传感器、陀螺仪等高精度传感器，能够精准感知触摸，感知交互距离，自身状态以及周边环境变化，支

9、撑机器人做出多模决策。2.4拟人化表达能力儿童陪伴机器人要具备拟人化的行为表达能力。机器人可以利用运动舵机控制自身的身体、肢体转向，模拟人的运动；通过屏幕展示机器人的眼神、表情、口型；通过语音、表情、动作表达机器人的思想。多种能力融合，通过科学的设计和编排，让机器人拥有丰富多样的拟人化情感表达能力，使得行为动作更加细腻平滑，神态表情更加自然真实。2.5本地智能儿童陪伴机器人持续挖掘端侧 AI 极致潜能，提供体系化的端侧 AI 能力，赋能语音 AI、视觉 AI、决策 AI 能力，支持机器人做到拟人化的表现，真正实现听清、听懂、能思考，看清、看懂、能表达，可自主决策做出合适的行为。端侧 AI 具有

10、随时性、实时性和隐私性等重要特点。AI 业务数据在本地完成处理、分析，能避免个人数据泄露，保护用户的隐私安全。端侧 AI 能提升智能服务的响应效率，不依赖网络限制，带来更灵敏的交互体验。2.6儿童安全设计儿童陪伴机器人白皮书第 6 页 共 14 页儿童陪伴机器人需要确保儿童与机器人使用过程中的安全：儿童陪伴机器人硬件设计、运动控制系统设计、交互动作设计过程中加入过载检测、弹簧力检测、碰撞检测、碰撞规避等算法保障使用过程中的人身安全，避免出现夹手等安全问题；产品材料满足环保要求，电气满足相关认证要求；机器人对话内容均进行专门设计，使其内容更加符合儿童的认知特点，并且保证应答内容具有积极性、健康性

11、、正向性；对于儿童对话中识别出的不适合的内容，能进行积极引导，培养孩子的良好习惯；机器人拟人化形态，屏亮度显示更加柔和能动态调光，儿童更愿意接受。音量大小考虑儿童的听觉偏好，并且严格控制在安全的响度范围之内；可中断设计，在过程中可以任意时间点中断，保障孩子的安全。2.7儿童隐私设计儿童陪伴机器人需要对儿童数据与隐私进行保护，严格按照国家隐私法律法规要求，在儿童使用服务时提供相应保护：机器人需要向家长或其他监护人提供家长同意书，告知产品面向儿童提供的功能以及管控能力；第三方分享：与第三方共享、转让个人信息用于相关业务目的时，在家长手机端充分告知，同时家长可以开启或关闭相关能力；对于信息接收方进行

12、严格的安全评估，并与第三方签署相关协议，确保用户的个人信息安全不泄露。对于敏感信息做匿名化或假名化操作；禁止广告营销：禁止个性化广告、直接营销；出于为儿童提供个性化体验、儿童陪伴机器人白皮书第 7 页 共 14 页为改进我们的服务目的使用儿童个人信息前会征得儿童家长或监护人的同意；家长控制功能：家长可以在手机端对儿童使用机器人进行管控，例如设置机器人设备可以接听或拨打电话白名单；摄像头、麦克风等敏感操作可知可控，提供一键关闭能力；AI 视觉在本地处理，数据不上云。儿童陪伴机器人白皮书第 8 页 共 14 页3儿童陪伴机器人全新应用体验3.1寓教于乐机器人通过具有互动性、趣味性、游戏性的交互内容

13、，以此激发孩子们的好奇心和主动性，培养和锻炼儿童的主动探索能力、感知能力、肢体运动能力等。互动对话对话互动是锻炼语言能力最基本的场景，是促进儿童语言能力发展最高效的方式，不仅关系着儿童词汇量的发展，同时也会影响未来的阅读能力。儿童陪伴机器人能为儿童提供分龄精品有声资源点播。丰富的语境是儿童语言发展的基础，故事和儿歌是儿童用户接触频率最高、语境最丰富的场景。针对不同年龄的儿童提供优质的故事、儿歌内容，儿童通过聆听获取知识，提升语言表达能力。儿童陪伴机器人具有百科和闲聊对话能力。儿童天性好奇，对任何事物都充满了兴趣，总有十万个为什么，机器人基于儿童语言能力的发展，用儿童能听得懂的表述，帮助儿童解答

14、各种疑问，掌握各种知识。机器人具有提供话题式知识型情境聊天的能力、话题推荐能力，开放域聊天能力，并且能够支持连续对话，能够让对话聊不停，不停聊，在对话中丰富儿童的词汇量，锻炼儿童的社交能力，使儿童迅速掌握不同的常识，快速提升语言能力。习惯养成良好的习惯养成，不管对儿童的学习教育还是性格成长，都起着至关重要的影响。低龄儿童普遍有专注力弱和自控性差的特征，儿童陪伴机器人作为儿童的儿童陪伴机器人白皮书第 9 页 共 14 页小伙伴，家长的好帮手，在儿童的习惯养成上要起到持续引导，榜样的作用。儿童陪伴机器人注重儿童生活习惯的培养。通过不定时的提醒，培养良好的饮食习惯、睡眠习惯。儿童陪伴机器人注重儿童卫

15、生习惯的培养，培养刷牙习惯，戴口罩习惯，护眼的习惯，垃圾分类习惯。通过游戏化的交互过程，引导小朋友掌握正确的刷牙步骤、正确戴口罩的方式、保护视力等，通过长期不断的培养和巩固，帮助儿童形成长期记忆达到习惯固化的作用。3.2拟人化交互通过动作、表情、声音、内容等可感知的表现层，使得机器人具有人的特征，而不是冰冷的机器，丰富了机器人的交互方式，使得机器人更具备拟人性、更聪明、凸显机器人的智慧。儿童陪伴机器人提供主动式交互能力。通过多模感知和 AI 决策，在不同条件或者场景下发起不同的主动交互，吸引用户来进行进一步的交互。机器人具备智能感知免唤醒的功能，可以主动感知用户的交互意愿，省去用户的唤醒过程，

16、可以自动从睡眠状态醒来，也可以自动启动收音等待用户直接发起语音交互。机器人能主动和人打招呼逗趣，进行天气提醒，节日时主动送上问候，有计划的对儿童的生活习惯进行养成教育，休息放松的时候主动推荐儿歌和感兴趣的故事。通过主动式拟人交互，为儿童提供无需思考的自然交互形式，使得机器人更具备拟人性、更聪明。儿童陪伴机器人提供被动式交互能力。机器人能够感知用户的触摸，对用户的挠痒痒动作进行俏皮的响应；能够感知环境的变化，对光线的突变、身体状态倾斜等做出应激表达；能够准确对发出的动作类、情绪类指令做出拟人化的响应。儿童陪伴机器人拥有情绪共情与情感反馈能力。能感知情绪并表达情绪，与儿童陪伴机器人白皮书第 10

17、页 共 14 页儿童形成共情，产生同理心，机器人可以通过识别儿童表情或说话语境，来识别情绪并实时进行情绪响应，开心的时候与儿童一起庆祝，伤心的时候给予拥抱和关怀。多样化的情感表达能力，让儿童的每一次交互都充满惊喜。儿童陪伴机器人应具有独立的人格化特征。累的时候会伸个懒腰、打哈欠，没人的时候也会打瞌睡、睡觉；无聊的时候会漫无目的四处打量，时而思考时而走神；听到看到喜欢的东西会表现出喜欢，看到听到害怕的东西也会惊恐和躲闪。3.3互动游戏游戏是儿童的至爱，儿童可以通过玩游戏锻炼肢体的灵活度，刺激大脑的发育，促进身体各个机能的发展，完善健全的人格。游戏场景模拟了人际沟通的互动场景，可以锻炼儿童的社交能

18、力、思维能力、反应速度等。儿童陪伴机器人需要拥有类型与内容符合儿童身心发展水平的游戏，包含益智类、角色扮演类、反应锻炼类、注意力培养类等不同类型的人机交互式游戏。互动游戏基于机器人运动控制、触觉感知、视觉感知、语音感知等能力底座，进行科学的设计与编排游戏的交互、台词、插画、音效等内容，支持单人或者多人同时游戏。游戏同时能够提供能力和工具开放，让生态合作伙伴设计的游戏内容也能在机器人上运行。不同的游戏带给儿童不同的乐趣和知识，同时锻炼儿童的逻辑能力、反应能力、理解能力，拉近与儿童的距离，起到益智和娱乐的作用，让机器人成为儿童童年最酷最有趣的小伙伴。3.4陪伴式学习低龄儿童的自控力较差，做事情缺乏

19、恒心，所以需要学习上的陪伴者，儿童陪伴机器人打造父母陪伴式阅读体验，陪伴儿童每天一起学习、复习、进步。绘本阅读儿童陪伴机器人白皮书第 11 页 共 14 页绘本是最适合幼儿阅读的图书，是 39 岁儿童家庭首选的读物。绘本阅读是儿童启蒙的重要环节，一般是由家长陪伴儿童阅读，但是儿童觉得爸爸妈妈讲的不够生动，发音不够标准；家长不知道如何提起儿童的阅读兴趣，白天工作辛苦，下班后，面对儿童的重复性陪读要求精力有限；幼儿园放学后，爷爷奶奶不会读绘本。家长们迫切需要一个能解放自己，同时能高质量陪伴阅读的产品。儿童陪伴机器人提供多模态的交互阅读体验。不仅仅是语音听读，还有触摸、点读、问答交互，全面提升儿童阅

20、读过程的参与感，更好的提升儿童的阅读兴趣。采用拟人化的陪伴阅读方式，通过活灵活现的动作、表情、语音，对书本内容进行生动有趣讲解；通过问题启发，知识答疑环节交流互动，在阅读的过程中启发儿童思考；随时能帮助儿童解决字词句查询的问题，真正成为陪伴儿童阅读的小伙伴、小帮手。分级阅读儿童陪伴机器提供分级阅读学习能力。通过 AI 摄像头，智能识别分级阅读绘本，通过渐进式的引导阅读方式：听读、跟读、朗读，来帮助儿童学习和提高阅读能力，儿童可以根据自己学习进展和阅读能力，选择合适的阅读方式。听读不仅能阅读绘本文字，还能解读书本画面中元素、情感、细节、故事关联关系，同时启发儿童思考；跟读由机器人读一句，儿童跟读

21、一句，智能识别发音的准确性，读的准确及时激励，读的不好纠正发音问题；朗读是儿童读给机器人听，读完了及时鼓励，同时启发互动。智能导学儿童陪伴机器人提供智能导学能力。通过 AI 能力加持的“学测练”系统化学习方法，对绘本阅读或者分级阅读过程中涉及到的知识点进行科学规划、周期儿童陪伴机器人白皮书第 12 页 共 14 页循环地巩固与记忆，加深对知识的掌握。智能导学系统采用三段式学习方法：理解、重复、应用，化被动为主动。导学系统拥有大量的可复习知识点，通过对知识点多维度智能化的测评，从单词、句子到段落，识别儿童的知识掌握薄弱点，帮助儿童更有针对性的科学规划后续学习方向。儿童陪伴机器人提供温习计划能力。

22、较于无规律的过度记忆，适时地间隔记忆更有助于提升记忆效果，间隔一定时间复习学过的知识，将促进大脑加强神经连接并增强对知识的记忆。智能导学系统遵循记忆曲线、测评情况和学习专注度，智能计算遗忘时间，在记忆衰减的关键时间推荐对应知识点内容进行复习巩固。通过游戏化互动形式进行趣味练习，让儿童寓教于乐，持续不断的对知识内容进行巩固和强化记忆的效果。同时复习的知识点内容和学习进度通过图表化的展示，能让儿童和家长及时了解学习进展和学习质量。3.5儿童看护儿童尤其是低龄儿童，家长或者监护人不在身边时，仍然关心儿童的实时状态，儿童陪伴机器提供儿童看护能力，是家长看护儿童的小帮手。儿童陪伴机器人提供单向或者双向音

23、视频通话能力，让家长和儿童之间能随时取得联系；其提供智能抓拍功能，可以捕捉到儿童日常生活中的精彩瞬间，自动记录并分享给家长；还具备远程看护能力，家长可以随时通过手机接入机器人，从机器人视角实时查看儿童的状态；儿童陪伴机器人还可以进行危险行为检测，在儿童进行一些危险行为时或者异常状态时，如哭泣、攀爬高处、开关门窗、吞食异物、做对身体不利的动作等，能够智能提醒儿童停止危险动作，同时能发送告警通知到家长或者监护人。儿童陪伴机器人白皮书第 13 页 共 14 页4开放共赢的儿童陪伴机器人产业生态4.1构建儿童陪伴机器人生态十四五以来，以智能化、信息化为代表的新兴产业在政策的引导和扶持下取得长足的进步，

24、为我们产业升级和经济社会的发展起到了积极推动作用。中国制造 2025提出围绕家庭服务、教育、娱乐等发展多种服务机器人的需求，积极研发新产品促进机器人标准化、模块化发展。2021 年 3 月，“十四五”规划纲要中指出要深入实施智能制造，推动机器人等产业创新发展；培育壮大人工智能、大数据等新兴数字产业。人工智能已上升为国家战略，中央和地方相继出台了促进人工智能发展的政策，针对人工智能开展了布局。根据第七次全国人口普查结果显示，我国 0-14 岁人口超 2.5 亿人，儿童市场空间巨大。儿童陪伴机器人，作为一个融合人工智能、教育学、心理学和社会学等多学科能力的综合产品，越来越受到消费者的青睐，所展现出

25、的价值和前景十分广阔。据不完全统计，已有科大讯飞、优必选、华为等多个厂商均已经推出了儿童陪伴机器人产品，产业链正在共同加快技术创新和产品迭代。AI 算法上，针对儿童定制的语音识别、语义理解、语音合成陆续推出商用；芯片上，适合机器人场景使用的语音芯片，在响应性能、远场拾音降噪、AI 算力上有较大提升；内容上，儿童教育内容供应商打造儿童专属的音视频内容，联合教育机构研发推出精品教学课程资源，构建专业化、体系化的分龄精选内容。产业链上下游联合协作，大力提高儿童陪伴机器人智能性、自主性能力水平，去做符合家庭，符合儿童需要和真正有助于他们成长的产品。儿童陪伴机器人白皮书第 14 页 共 14 页4.2建

26、设儿童陪伴机器人标准 儿童陪伴机器人标准概况儿童陪伴机器人作为家庭服务机器人的分支，受到了消费者的广泛关注。陪伴机器人的持续演进，需要软硬件、内容生态的协同构建。因此在充分研究厂商和家长、儿童消费者需求的基础上编制儿童陪伴机器人的标准，对于构建开放协作共赢的产业生态意义重大。中国电子技术标准化研究院持续专注于电子技术领域的标准化工作，下一步中国电子标准院将加快儿童陪伴机器人产品的重点标准研究制定工作，以标准化工作保障儿童陪伴机器人产品质量，引导产品的技术革新和新产品的开发，促进产业优化，推动行业健康快速发展。儿童陪伴机器人标准化工作思路儿童陪伴机器人的标准化工作聚焦新技术、新模式，促进技术产业化、市场化，致力于为家庭尤其是儿童消费者和产业提供更为全面细致的标准支持，服务行业，引导产业升级和消费升级。儿童陪伴机器人的标准立足智慧视觉、智慧双语、儿童陪伴、儿童学习等多个维度，广纳产业届深度参与，凝聚共识，带动行业标准提升，从而带动产品质量提升，赋能儿童陪伴机器人领域的高质量发展。