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1、兒童陪伴機器人白皮書中國電子技術標準化研究院2023 年 3 月兒童陪伴機器人白皮書主要起草單位中國電子技術標準化研究院華為終端有限公司科大訊飛股份有限公司廣州視睿電子科技有限公司重慶凱瑞機器人技術有限公司北京世紀好未來教育科技有限公司安徽淘云科技股份有限公司北京光年無限科技有限公司杭州螢石軟件有限公司中國智慧家庭生態聯盟深圳市 8K 超高清視頻產業協作聯盟國家數字音視頻及多媒體產品質量檢驗檢測中心國家虛擬現實/增強現實產品質量檢驗檢測中心全國音頻、視頻及多媒體系統與設備標準化技術委員會電子信息產品標準化國家工程研究中心版權聲明：本報告版權歸屬中國電子技術標準化研究院。如需轉載或引用，請注明出

2、處。兒童陪伴機器人白皮書第 1 頁 共 14 頁發展背景隨著智能技術、自動化技術的發展及應用，機器人從工業領域逐漸滲透到我們的日常生活中來。從傳統的機場、醫院、商場等 ToB 應用場景，逐漸走進家庭當中面向個人消費者，家庭場景已然成為機器人發展的下一個重點方向?，F代人工作節奏快、生活壓力大導致陪伴孩子的時間相對較少，兒童陪伴機器人產品的出現，緩解了家長這一痛點，受到了廣大年輕父母的青睞。兒童陪伴機器人一般都具有擬人化的動作能力，情感豐富的語言表達能力，能提供給兒童相對高質量的陪伴和互動。除此之外，家長們還希望兒童陪伴機器人可以擁有更多元的功能，如更智能的人機交互、智能對話、兒童看護、教育學習等

3、，而這些需求，無疑對兒童陪伴機器人的 AI 能力以及交互體驗設計提出了更高的要求?？梢哉f，在人工智能機器人發展大趨勢下，兒童陪伴機器人在性能和體驗上將迎來新一輪的產業升級。兒童陪伴機器人白皮書第 2 頁 共 14 頁1兒童陪伴機器人的演進1.1工業機器人20 世紀 50 年代開始，在工業生產領域，機器人已經在工廠流水線上代替人工去完成那些重復度高且固定的工作。隨著計算機、自動化技術以及人工智能技術進步和發展，使得工業機器人從傳統的簡單程控機器人，發展到通過視覺、觸覺、傳感器、高精度高速伺服驅動的智能化機器人，工業機器人整機性能和精度得到大幅提升，應用領域進一步擴大，工業機器人已在汽車、電子、化

4、工、能源、醫藥等行業中廣泛應用。工業機器人極大提高了生產效率，節省了勞動力，降低了企業制造成本。隨著軟硬件技術的發展，國家產業政策的支持，工業機器人也將進入高速發展期。1.2服務機器人服務機器人一般分為個人/家庭服務機器人、特種服務機器人、商業服務機器人。個人/家庭服務機器人主要應用有老年人健康護理、生活輔助，家政服務如做飯、掃地，智能家居服務如家居控制、安防等；特種服務機器人主要應用為軍事、醫療救援、航空科研等專業領域；商用服務機器人主要應用為零售、酒店餐飲、機場服務等特定場所的服務工作。隨著人工智能技術，自動化控制技術的發展，服務機器人的智能化程度越來越高，應用場景也在不斷豐富。服務機器人

5、與人們的生活密切相關，給人們的生活帶來了極大的便利，同時也改善著人們的生活質量。服務機器人同其他電子產品一樣，越來越被普通老百姓所接受，需求急速上升，市場空間巨大。兒童陪伴機器人白皮書第 3 頁 共 14 頁1.3兒童陪伴機器人隨著傳感器、機器視覺、智能芯片等人工智能技術的發展，傳統產品的智能化演進已成為趨勢。家庭場景中，傳統的玩具式、學習機式的兒童產品如故事機、學習機已經不能滿足現代家庭的需求，因此更加智能的、能夠進行情感互動的、具備擬人化運動能力的兒童陪伴機器人應運而生。兒童陪伴機器人能幫助家長陪伴兒童，可以和兒童通過豐富的肢體動作，充滿情感的面部表情進行情感化的人機交互；機器人能夠理解兒

6、童，與其進行伙伴式的交流問答，解決兒童們的十萬個為什么；機器人能夠輔助學習，是兒童們的學習助手。兒童陪伴機器人白皮書第 4 頁 共 14 頁2兒童陪伴機器人的基礎能力2.1兒童專屬雙語能力兒童陪伴機器人需要具備優秀的語音交互能力，能夠聽清并聽懂兒童的語言，并且能夠自主的做出合適的內容回復。能力上，支持中英文雙語識別和表達，在中遠距離，噪音場景能夠準確的識別語音內容，同時針對低齡兒童說話特點，如語速慢，說話斷斷續續，字詞重復，不符合語法規則等特征，能夠快速并準確的對兒童的表達內容進行辨析，并且在思考和決策后，通過情感化的表達方式，以流暢自然的語句給出符合兒童認知范疇的并且易于兒童理解的回復，童音

7、表達高度擬人化，流暢自然。內容上，面向兒童用戶，機器人表達的內容需要簡短易懂，符合兒童的認知水平，避免長篇累牘；對話有溫度，有一定趣味性，同時要嚴格避免出現不文明、負能量、暴力、歧視性等問題語句。機器人同時應具備豐富的百科問答類知識，開放域閑聊對話能力和優質的少兒有聲資源，給兒童提供良好的陪伴體驗。2.2視覺感知能力兒童陪伴機器人具有視覺感知能力，能夠準確的識別并分析當前交互對象。機器人利用配備的攝像頭，通過肢體運動或者相機方位控制，調整角度提高可視范圍，通過 AI 視覺算法提供識別能力，能夠準確的識別當前交互對象的位置、距離、人物屬性、書本、物體等，支撐機器人做出多模決策。2.3多模態感知能

8、力機器人具備多模態感知能力。機器人配備 MIC 陣列，可實現遠距離場景的兒童陪伴機器人白皮書第 5 頁 共 14 頁精準收音，并且通過機器人的運動轉向能力，能夠支持 360全向喚醒，使得機器人可以對聲源進行精準定位。語音算法上能力增強，兒童場景喚醒和語音交互成功率大大提高。機器人具備視覺識別能力，利用配備的攝像頭，通過肢體運動或者相機方位控制，調整角度提高可視范圍，通過 AI 視覺算法提供識別能力，能夠準確的識別當前交互對象的位置、距離、人物屬性、書本、物體等。同時機器人配備觸摸傳感器、毫米波傳感器、光感傳感器、陀螺儀等高精度傳感器，能夠精準感知觸摸，感知交互距離，自身狀態以及周邊環境變化，支

9、撐機器人做出多模決策。2.4擬人化表達能力兒童陪伴機器人要具備擬人化的行為表達能力。機器人可以利用運動舵機控制自身的身體、肢體轉向，模擬人的運動；通過屏幕展示機器人的眼神、表情、口型；通過語音、表情、動作表達機器人的思想。多種能力融合，通過科學的設計和編排，讓機器人擁有豐富多樣的擬人化情感表達能力，使得行為動作更加細膩平滑，神態表情更加自然真實。2.5本地智能兒童陪伴機器人持續挖掘端側 AI 極致潛能，提供體系化的端側 AI 能力，賦能語音 AI、視覺 AI、決策 AI 能力，支持機器人做到擬人化的表現，真正實現聽清、聽懂、能思考，看清、看懂、能表達，可自主決策做出合適的行為。端側 AI 具有

10、隨時性、實時性和隱私性等重要特點。AI 業務數據在本地完成處理、分析，能避免個人數據泄露，保護用戶的隱私安全。端側 AI 能提升智能服務的響應效率，不依賴網絡限制，帶來更靈敏的交互體驗。2.6兒童安全設計兒童陪伴機器人白皮書第 6 頁 共 14 頁兒童陪伴機器人需要確保兒童與機器人使用過程中的安全：兒童陪伴機器人硬件設計、運動控制系統設計、交互動作設計過程中加入過載檢測、彈簧力檢測、碰撞檢測、碰撞規避等算法保障使用過程中的人身安全，避免出現夾手等安全問題；產品材料滿足環保要求，電氣滿足相關認證要求；機器人對話內容均進行專門設計，使其內容更加符合兒童的認知特點，并且保證應答內容具有積極性、健康性

11、、正向性；對于兒童對話中識別出的不適合的內容，能進行積極引導，培養孩子的良好習慣；機器人擬人化形態，屏亮度顯示更加柔和能動態調光，兒童更愿意接受。音量大小考慮兒童的聽覺偏好，并且嚴格控制在安全的響度范圍之內；可中斷設計，在過程中可以任意時間點中斷，保障孩子的安全。2.7兒童隱私設計兒童陪伴機器人需要對兒童數據與隱私進行保護，嚴格按照國家隱私法律法規要求，在兒童使用服務時提供相應保護：機器人需要向家長或其他監護人提供家長同意書，告知產品面向兒童提供的功能以及管控能力；第三方分享：與第三方共享、轉讓個人信息用于相關業務目的時，在家長手機端充分告知，同時家長可以開啟或關閉相關能力；對于信息接收方進行

12、嚴格的安全評估，并與第三方簽署相關協議，確保用戶的個人信息安全不泄露。對于敏感信息做匿名化或假名化操作；禁止廣告營銷：禁止個性化廣告、直接營銷；出于為兒童提供個性化體驗、兒童陪伴機器人白皮書第 7 頁 共 14 頁為改進我們的服務目的使用兒童個人信息前會征得兒童家長或監護人的同意；家長控制功能：家長可以在手機端對兒童使用機器人進行管控，例如設置機器人設備可以接聽或撥打電話白名單；攝像頭、麥克風等敏感操作可知可控，提供一鍵關閉能力；AI 視覺在本地處理，數據不上云。兒童陪伴機器人白皮書第 8 頁 共 14 頁3兒童陪伴機器人全新應用體驗3.1寓教于樂機器人通過具有互動性、趣味性、游戲性的交互內容

13、，以此激發孩子們的好奇心和主動性，培養和鍛煉兒童的主動探索能力、感知能力、肢體運動能力等?；訉υ拰υ捇邮清憻捳Z言能力最基本的場景，是促進兒童語言能力發展最高效的方式，不僅關系著兒童詞匯量的發展，同時也會影響未來的閱讀能力。兒童陪伴機器人能為兒童提供分齡精品有聲資源點播。豐富的語境是兒童語言發展的基礎，故事和兒歌是兒童用戶接觸頻率最高、語境最豐富的場景。針對不同年齡的兒童提供優質的故事、兒歌內容，兒童通過聆聽獲取知識，提升語言表達能力。兒童陪伴機器人具有百科和閑聊對話能力。兒童天性好奇，對任何事物都充滿了興趣，總有十萬個為什么，機器人基于兒童語言能力的發展，用兒童能聽得懂的表述，幫助兒童解答

14、各種疑問，掌握各種知識。機器人具有提供話題式知識型情境聊天的能力、話題推薦能力，開放域聊天能力，并且能夠支持連續對話，能夠讓對話聊不停，不停聊，在對話中豐富兒童的詞匯量，鍛煉兒童的社交能力，使兒童迅速掌握不同的常識，快速提升語言能力。習慣養成良好的習慣養成，不管對兒童的學習教育還是性格成長，都起著至關重要的影響。低齡兒童普遍有專注力弱和自控性差的特征，兒童陪伴機器人作為兒童的兒童陪伴機器人白皮書第 9 頁 共 14 頁小伙伴，家長的好幫手，在兒童的習慣養成上要起到持續引導，榜樣的作用。兒童陪伴機器人注重兒童生活習慣的培養。通過不定時的提醒，培養良好的飲食習慣、睡眠習慣。兒童陪伴機器人注重兒童衛

15、生習慣的培養，培養刷牙習慣，戴口罩習慣，護眼的習慣，垃圾分類習慣。通過游戲化的交互過程，引導小朋友掌握正確的刷牙步驟、正確戴口罩的方式、保護視力等，通過長期不斷的培養和鞏固，幫助兒童形成長期記憶達到習慣固化的作用。3.2擬人化交互通過動作、表情、聲音、內容等可感知的表現層，使得機器人具有人的特征，而不是冰冷的機器，豐富了機器人的交互方式，使得機器人更具備擬人性、更聰明、凸顯機器人的智慧。兒童陪伴機器人提供主動式交互能力。通過多模感知和 AI 決策，在不同條件或者場景下發起不同的主動交互，吸引用戶來進行進一步的交互。機器人具備智能感知免喚醒的功能，可以主動感知用戶的交互意愿，省去用戶的喚醒過程，

16、可以自動從睡眠狀態醒來，也可以自動啟動收音等待用戶直接發起語音交互。機器人能主動和人打招呼逗趣，進行天氣提醒，節日時主動送上問候，有計劃的對兒童的生活習慣進行養成教育，休息放松的時候主動推薦兒歌和感興趣的故事。通過主動式擬人交互，為兒童提供無需思考的自然交互形式，使得機器人更具備擬人性、更聰明。兒童陪伴機器人提供被動式交互能力。機器人能夠感知用戶的觸摸，對用戶的撓癢癢動作進行俏皮的響應；能夠感知環境的變化，對光線的突變、身體狀態傾斜等做出應激表達；能夠準確對發出的動作類、情緒類指令做出擬人化的響應。兒童陪伴機器人擁有情緒共情與情感反饋能力。能感知情緒并表達情緒，與兒童陪伴機器人白皮書第 10

17、頁 共 14 頁兒童形成共情，產生同理心，機器人可以通過識別兒童表情或說話語境，來識別情緒并實時進行情緒響應，開心的時候與兒童一起慶祝，傷心的時候給予擁抱和關懷。多樣化的情感表達能力，讓兒童的每一次交互都充滿驚喜。兒童陪伴機器人應具有獨立的人格化特征。累的時候會伸個懶腰、打哈欠，沒人的時候也會打瞌睡、睡覺；無聊的時候會漫無目的四處打量，時而思考時而走神；聽到看到喜歡的東西會表現出喜歡，看到聽到害怕的東西也會驚恐和躲閃。3.3互動游戲游戲是兒童的至愛，兒童可以通過玩游戲鍛煉肢體的靈活度，刺激大腦的發育，促進身體各個機能的發展，完善健全的人格。游戲場景模擬了人際溝通的互動場景，可以鍛煉兒童的社交能

18、力、思維能力、反應速度等。兒童陪伴機器人需要擁有類型與內容符合兒童身心發展水平的游戲，包含益智類、角色扮演類、反應鍛煉類、注意力培養類等不同類型的人機交互式游戲?；佑螒蚧跈C器人運動控制、觸覺感知、視覺感知、語音感知等能力底座，進行科學的設計與編排游戲的交互、臺詞、插畫、音效等內容，支持單人或者多人同時游戲。游戲同時能夠提供能力和工具開放，讓生態合作伙伴設計的游戲內容也能在機器人上運行。不同的游戲帶給兒童不同的樂趣和知識，同時鍛煉兒童的邏輯能力、反應能力、理解能力，拉近與兒童的距離，起到益智和娛樂的作用，讓機器人成為兒童童年最酷最有趣的小伙伴。3.4陪伴式學習低齡兒童的自控力較差，做事情缺乏

19、恒心，所以需要學習上的陪伴者，兒童陪伴機器人打造父母陪伴式閱讀體驗，陪伴兒童每天一起學習、復習、進步。繪本閱讀兒童陪伴機器人白皮書第 11 頁 共 14 頁繪本是最適合幼兒閱讀的圖書，是 39 歲兒童家庭首選的讀物。繪本閱讀是兒童啟蒙的重要環節，一般是由家長陪伴兒童閱讀，但是兒童覺得爸爸媽媽講的不夠生動，發音不夠標準；家長不知道如何提起兒童的閱讀興趣，白天工作辛苦，下班后，面對兒童的重復性陪讀要求精力有限；幼兒園放學后，爺爺奶奶不會讀繪本。家長們迫切需要一個能解放自己，同時能高質量陪伴閱讀的產品。兒童陪伴機器人提供多模態的交互閱讀體驗。不僅僅是語音聽讀，還有觸摸、點讀、問答交互，全面提升兒童閱

20、讀過程的參與感，更好的提升兒童的閱讀興趣。采用擬人化的陪伴閱讀方式，通過活靈活現的動作、表情、語音，對書本內容進行生動有趣講解；通過問題啟發，知識答疑環節交流互動，在閱讀的過程中啟發兒童思考；隨時能幫助兒童解決字詞句查詢的問題，真正成為陪伴兒童閱讀的小伙伴、小幫手。分級閱讀兒童陪伴機器提供分級閱讀學習能力。通過 AI 攝像頭，智能識別分級閱讀繪本，通過漸進式的引導閱讀方式：聽讀、跟讀、朗讀，來幫助兒童學習和提高閱讀能力，兒童可以根據自己學習進展和閱讀能力，選擇合適的閱讀方式。聽讀不僅能閱讀繪本文字，還能解讀書本畫面中元素、情感、細節、故事關聯關系，同時啟發兒童思考；跟讀由機器人讀一句，兒童跟讀

21、一句，智能識別發音的準確性，讀的準確及時激勵，讀的不好糾正發音問題；朗讀是兒童讀給機器人聽，讀完了及時鼓勵，同時啟發互動。智能導學兒童陪伴機器人提供智能導學能力。通過 AI 能力加持的“學測練”系統化學習方法，對繪本閱讀或者分級閱讀過程中涉及到的知識點進行科學規劃、周期兒童陪伴機器人白皮書第 12 頁 共 14 頁循環地鞏固與記憶，加深對知識的掌握。智能導學系統采用三段式學習方法：理解、重復、應用，化被動為主動。導學系統擁有大量的可復習知識點，通過對知識點多維度智能化的測評，從單詞、句子到段落，識別兒童的知識掌握薄弱點，幫助兒童更有針對性的科學規劃后續學習方向。兒童陪伴機器人提供溫習計劃能力。

22、較于無規律的過度記憶，適時地間隔記憶更有助于提升記憶效果，間隔一定時間復習學過的知識，將促進大腦加強神經連接并增強對知識的記憶。智能導學系統遵循記憶曲線、測評情況和學習專注度，智能計算遺忘時間，在記憶衰減的關鍵時間推薦對應知識點內容進行復習鞏固。通過游戲化互動形式進行趣味練習，讓兒童寓教于樂，持續不斷的對知識內容進行鞏固和強化記憶的效果。同時復習的知識點內容和學習進度通過圖表化的展示，能讓兒童和家長及時了解學習進展和學習質量。3.5兒童看護兒童尤其是低齡兒童，家長或者監護人不在身邊時，仍然關心兒童的實時狀態，兒童陪伴機器提供兒童看護能力，是家長看護兒童的小幫手。兒童陪伴機器人提供單向或者雙向音

23、視頻通話能力，讓家長和兒童之間能隨時取得聯系；其提供智能抓拍功能，可以捕捉到兒童日常生活中的精彩瞬間，自動記錄并分享給家長；還具備遠程看護能力，家長可以隨時通過手機接入機器人，從機器人視角實時查看兒童的狀態；兒童陪伴機器人還可以進行危險行為檢測，在兒童進行一些危險行為時或者異常狀態時，如哭泣、攀爬高處、開關門窗、吞食異物、做對身體不利的動作等，能夠智能提醒兒童停止危險動作，同時能發送告警通知到家長或者監護人。兒童陪伴機器人白皮書第 13 頁 共 14 頁4開放共贏的兒童陪伴機器人產業生態4.1構建兒童陪伴機器人生態十四五以來，以智能化、信息化為代表的新興產業在政策的引導和扶持下取得長足的進步，

24、為我們產業升級和經濟社會的發展起到了積極推動作用。中國制造 2025提出圍繞家庭服務、教育、娛樂等發展多種服務機器人的需求，積極研發新產品促進機器人標準化、模塊化發展。2021 年 3 月，“十四五”規劃綱要中指出要深入實施智能制造，推動機器人等產業創新發展；培育壯大人工智能、大數據等新興數字產業。人工智能已上升為國家戰略，中央和地方相繼出臺了促進人工智能發展的政策，針對人工智能開展了布局。根據第七次全國人口普查結果顯示，我國 0-14 歲人口超 2.5 億人，兒童市場空間巨大。兒童陪伴機器人，作為一個融合人工智能、教育學、心理學和社會學等多學科能力的綜合產品，越來越受到消費者的青睞，所展現出

25、的價值和前景十分廣闊。據不完全統計，已有科大訊飛、優必選、華為等多個廠商均已經推出了兒童陪伴機器人產品，產業鏈正在共同加快技術創新和產品迭代。AI 算法上，針對兒童定制的語音識別、語義理解、語音合成陸續推出商用；芯片上，適合機器人場景使用的語音芯片，在響應性能、遠場拾音降噪、AI 算力上有較大提升；內容上，兒童教育內容供應商打造兒童專屬的音視頻內容，聯合教育機構研發推出精品教學課程資源，構建專業化、體系化的分齡精選內容。產業鏈上下游聯合協作，大力提高兒童陪伴機器人智能性、自主性能力水平，去做符合家庭，符合兒童需要和真正有助于他們成長的產品。兒童陪伴機器人白皮書第 14 頁 共 14 頁4.2建

26、設兒童陪伴機器人標準 兒童陪伴機器人標準概況兒童陪伴機器人作為家庭服務機器人的分支，受到了消費者的廣泛關注。陪伴機器人的持續演進，需要軟硬件、內容生態的協同構建。因此在充分研究廠商和家長、兒童消費者需求的基礎上編制兒童陪伴機器人的標準，對于構建開放協作共贏的產業生態意義重大。中國電子技術標準化研究院持續專注于電子技術領域的標準化工作，下一步中國電子標準院將加快兒童陪伴機器人產品的重點標準研究制定工作，以標準化工作保障兒童陪伴機器人產品質量，引導產品的技術革新和新產品的開發，促進產業優化，推動行業健康快速發展。兒童陪伴機器人標準化工作思路兒童陪伴機器人的標準化工作聚焦新技術、新模式，促進技術產業化、市場化，致力于為家庭尤其是兒童消費者和產業提供更為全面細致的標準支持，服務行業，引導產業升級和消費升級。兒童陪伴機器人的標準立足智慧視覺、智慧雙語、兒童陪伴、兒童學習等多個維度，廣納產業屆深度參與，凝聚共識，帶動行業標準提升，從而帶動產品質量提升，賦能兒童陪伴機器人領域的高質量發展。