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镳座阙
5 years ago
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1 2016 教育机器人白皮书全球发展现状及趋势 2016 Educational Robotics White Paper Global development status and trends in educational robots 黄荣怀教授北京师范大学智慧学习研究院联席院长

2 人工智能战胜真人, 开启大众对机器人人工智能的关注 2016 AlphaGo 战胜围棋高手李世石

3 背景世界顶尖大学特别关注未来机器人进入人类生活的情境研究关注 : 人工智能对城市中居民的日常生活影响 8 大即将受人工智能影响的领域 : 交通医疗教育低资源社区公共安全就业和工作场所家庭 / 服务机器人和娱乐引自 : 史丹佛人工智能百年研究项目 2030 年的人工智能与生活 3

4 机器人的主要分类工业机器人服务机器人 2015 年全球工业机器人销售量年增 12% 至 24.8 万台, 连 3 年创新高年期间, 销售量将增加到 15.2 万台, 约 2014 年市场规模的 5 倍 irobot 特斯拉的汽车生产机器人阿西莫 NAO Pepper 资料来源 : 国际机器人协会 (IFR) 4

5 教育机器人类型机器人教育教育服务机器人 5

6 机器人教育机器人教育将激发广大学生对智能技术的学习兴趣和动力并大范围提高学生信息技术能力, 提升数字时代的竞争能力组装 - 动力机械控制 - 智能操控竞赛 - 实战对抗学习物理学原理空间结构机械传动电与磁等执行机构驱动装置检测装置控制系统等按竞赛设计情境设计搭建机器人, 并对机器人进行任务编程, 学习问题解决 6

7 教育服务机器人教育领域中的机器人将增强或延伸教师的表达能力知识加工能力和沟通能力康复教学远程控制机器人家庭智能助理课堂助教机器人儿童娱乐教育同伴特殊教育机器人智能玩具机器人教师 7

8 表达能力增强或延伸教师在时间空间的表达能力韩国 EngKey 教育机器人, 替代国外英语教师于教室内授课新加坡 RoboCoach 作为老人康复教师, 引导老人进行康复运动 8

9 知识加工能力增强或延伸教师在知识搜寻梳理分析等能力中国的小优机器人作为儿童娱乐教育同伴, 陪伴儿童唱歌读诗词学英语练习对话等各种知识学习美国 Jibo 作为家庭智能助理 ( 对话聊天 ), 透过语言智能对话, 满足知识搜寻分析等教学需求 9

10 沟通能力增强或延伸教师在教学过程中的沟通情感社交等能力美国 PLEO 作为小孩的宠物同伴, 通过喂食抚摸等行为互动, 在不同生命周期中, 学习和生物进行社交互动美国 Meet Milo 教育机器人, 针对自闭症儿童, 进行语言行为情感等沟通能力教学 10

11 研制过程 1. 学术研究机构梳理 Web of Science 数据库搜集文献 1723 篇 2. 应用情境研究通过专家访谈问卷调查文献分析分析需求 3. 市场产品评测梳理百度 Google 搜寻关注度高的相关产品 4. 产业链分析梳理百度 Google 搜寻关注度高的知名厂商 11

12 需求分析的研究过程 12

13 美国英国日本瑞士和意大利的重要研究机构洛桑联邦理工学院麻省理工学院卡耐基梅隆大学乔治亚理工学院赫特福德大学意大利技术研究院热那亚大学国家研究中心宫城大学大阪大学 13

14 十大重要研究机构机构名称引用数 * 引用数最高的作者所属实验室洛桑联邦理工学院 313 Kaplan,Frederic Digital Humanities Laboratory 意大利技术研究所 184 Metta, G. icub Facility Department 赫特福德大学 159 Dautenhahn, Kerstin Adaptive Systems Research Group 麻省理工学院 156 Breazeal, Cynthia Personal Robotics Group 乔治亚理工学院 124 Thomaz, Andra L. Socially Intelligent Machines Lab 卡耐基梅隆大学 107 Veloso, MANUELA M CORAL Group(intelligent robots that Cooperate, Observe,Reason,Act,and Learn) 宫城大学 107 Kozima, Hideki Department of Design Informatics 比勒费尔德大学 94 Rohlfing, Katharina J CoR-Lab 国家研究中心 92 Devillers, Laurence LIMSI Spoken Language Processing Group 热那亚大学 87 Sandini,G. Laboratory for Integrated Advanced Robotics 14

主要研究领域机器人教育语言教育特殊教育洛桑联邦理工学院 Laboratoire de

Group (IRL) 赫特福德大学 Adaptive Systems Research Group

主要目标是针对六岁以上儿童的机器人教学提供多种包括 Scratch Blocky ASEBA

个月的英语学习实验实验结果显示, 机器人显著地增强主动发问学生的科学好奇心 KASPAR

15 主要研究领域机器人教育语言教育特殊教育洛桑联邦理工学院 Laboratoire de Systèmes Robotiques(LSRO) 大阪大学 Intelligent Robotics Group (IRL) 赫特福德大学 Adaptive Systems Research Group ( ASRG) Thymio II 是以 100 欧元的低价教育机器人, 主要目标是针对六岁以上儿童的机器人教学提供多种包括 Scratch Blocky ASEBA 等可视化程序语言环境 Robovie 机器人曾在 2005 年于日本奈良女子大学附设小学进行 2 个月的英语学习实验实验结果显示, 机器人显著地增强主动发问学生的科学好奇心 KASPAR 机器人主要研究自闭症儿童与机器人的沟通互动是否有助于其与一般人的沟通交流结果显示, 儿童学习社交和沟通能力, 能达到具体的治疗和教育目标 ( 如目光接触 ) 15

40 个关注度较高的教育机器人产品评测编号产品名称国家产品名称国家 1 爱乐优中国 Kibot-2 韩国 2 莱迪 LAIDE 中国 Atti 韩国 3 阿 U 幼教机器人中国 Dash-Dot 美国 4 火星宝宝中国 BUDDY 法国 5 小萝卜中国 Jibo 美国 6 ROBUDDY 中国 Pepper 日本 7 PLEO rb 中国 Baxter 美国 8 小度机器人中国

16 40 个关注度较高的教育机器人产品评测编号产品名称国家产品名称国家 1 爱乐优中国 Kibot-2 韩国 2 莱迪 LAIDE 中国 Atti 韩国 3 阿 U 幼教机器人中国 Dash-Dot 美国 4 火星宝宝中国 BUDDY 法国 5 小萝卜中国 Jibo 美国 6 ROBUDDY 中国 Pepper 日本 7 PLEO rb 中国 Baxter 美国 8 小度机器人中国 Finch 美国 9 Vortex 中国 LEGO Mindstorms EV3 丹麦 10 能力风暴 - 模块机器人 H1-S 中国 Linkbot 美国 11 mbot 中国 Meccanoid 美国 12 iknow 中国 MOSS 美国 13 CellRobot 中国 NAO 法国 14 BDS 中国 Ozobot 美国 15 Alpha 2 中国 Quickbot 美国 16 未来教师中国 Sphero 2.0 美国 17 小小 Q 中国 Meet Albert 韩国 18 小鱼在家中国 EngKey 韩国 19 ROMIBO 美国 VGo 美国 20 Sparky the fire dog 美国 Milo 美国 16

17 从产品发展成熟度来看, 感知输入和机器人智能发展相对较快表情动作用户体验感知输入角色定位机器智能 2.7 社会互动 17

18 市场分析框架目标市场 18

19 十二类教育机器人产品应用情境市场产品集中 K-12 高等教育 STEAM 教具儿童娱乐教育同伴远程控制机器人 19

20 27 个教育机器人应用需求情境机器人教育语言教育和特殊教育为共同需求 (1~2 年 ) (3~4 年 ) (5 年以上 ) 20

21 关键技术如同真人一般的思考动作互动机器学习自然人机交互仿生科技 21

22 教育机器人产业链已具雏形, 尚未形成完整的产业链 22 22

23 全球教育机器人市场规模到 2021 年可达 111 亿美元 ( 超过 600 亿人民币 ) 23 23

24 基于全球教育机器人的相关市场调查报告及相似产品的发展历程, 预估至 2021 年教育机器人市场规模达到 111 亿美金其中教育服务机器人相较于机器人教育市场拥有较大的发展潜值, 至 2020 年预估将可能大幅增长根据 Markets and Markets(2012) 的机器人报告分析, 未来教育服务机器人市场的服务与内容营收, 将可能占整体市场的 77% 24 24

25 十大观点 1 教育机器人涉及教育行业中的服务机器人和青少年机器人教育两个方面, 将成为工业机器人和服务机器人以后的第三类机器人发展领域教育领域中的机器人将增强或延伸教师的表达能力知识加工能力和沟通能力 ; 机器人教育将激发广大学生对智能技术的学习兴趣和动力, 并大范围提高学生信息技术能力, 提升数字时代的竞争能力 2 生产线上的工人机械劳动逐渐被机器人所替代, 工业机器人的发展已基本成熟 ; 会议迎宾餐厅服务远程客服等服务机器人逐渐被大众所接受, 服务机器人正处于快速发展的过程中中小学普遍开展的机器人课程和机器人大赛, 为教育机器人的发展奠定了良好的认知基础, 而在教育领域中能够增强或替代教师部分功能的服务机器人研究尚处于起步阶段 25

26 十大观点 3 在全球教育机器人研究领域中, 根据国际权威文献库调研, 文献引用数量处于前列的国家有美国瑞士意大利日本和英国等, 研究主要聚焦在机器人教育语言教育和特殊教育领域在机器人进课堂方面, 日本和韩国应用相对广泛 4 学校中的教育机器人应将成为智慧学习环境的重要组成部分作为教师助手支持教学设备使用提供学习内容管理学习过程常见问题答疑等, 作为学习伙伴协助时间和任务管理分享学习资源激活学习氛围参与或引导学习互动, 形成一种新型教学形态 26

27 十大观点 5 随着家庭教育受重视程度的日益增强和家庭学校在全球的兴起, 教育机器人或许能作为同伴或辅导教师, 成为家庭的一员, 协助在家教育, 促进孩子的学习发展和健康成长 6 机器人在家庭中除了具有老年人的看护和康复促进功能之外, 还可以通过类似家人或朋友的角色, 为老年人提供情感陪伴和智力支持, 延缓老人认知老化过程, 预防其他相关疾病的发生, 提高老年人的生活品质和幸福指数 27

28 十大观点 7 机器学习自然人机交互仿生科技是教育机器人研发中需要长期探索的关键技术人们期待教育机器人能像人一样思考像人一样行走像人一样互动, 并做出如同真人一般的细腻动作 8 教育机器人产业链涉及硬件制造系统平台开发应用服务提供内容供应系统集成品牌及渠道等约七类厂商, 产业链已具雏形, 但尚未形成完整的产业链目前教育机器人产业发展大致分为通用型和专用型两种取向, 前者主要由系统平台开发商带动, 后者则由品牌商和系统集成商驱动, 它们或许将形成两类产业链 28

29 十大观点 9 教育机器人的应用情境涉及人群和场域两方面, 前者涵盖婴幼儿幼儿园和中小学 (K12) 大学在职人员和老人等群体, 后者包括个人家庭教室实验室培训机构工作场所和公共场所等不同人群不同场域的应用诉求与技术的发展成熟度, 将决定教育机器人产品的发展方向 10 教育机器人可以按照表情动作感知输入人工智能社会互动角色定位和用户体验六个维度来评价其产品成熟度本研究对 40 个关注度较高的教育机器人产品进行评测发现, 总体来看感知输入和人工智能维度相对成熟, 而其余四个维度上均有较大改进空间 29

30 30

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PowerPoint 演示文稿机器人与 STEM 教育实践创新李艳燕北京师范大学 1 教育机器人目录 CONTENTS 2 STEM 教育概述 3 1 教育机器人目录 CONTENTS 2 STEM 教育概述 3 教育机器人机器人的主要分类服务机器人 2015-2018 年期间, 销售量将增加到 15.2 万台, 约 2014 年市场规模的 5 倍工业机器人 2015 年全球工业机器人销售量年增 12% 资料来源