全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書-北師大

1、第一章初衷教育機(jī)器人2222背景近年來，在世界各國紛紛頒布機(jī)器人和人工智能戰(zhàn)略部署的背景下，將人工智能技術(shù)和機(jī)器人運(yùn)用于教育領(lǐng)域的實(shí)踐探索越來越多。2018 年，中國發(fā)布的教育信息化 2.0 行動(dòng)計(jì)劃強(qiáng)調(diào)“智慧教育創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)”要加強(qiáng)智能教學(xué)助手、教育機(jī)器人、智能學(xué)伴、語言文字信息化等關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用。教育機(jī)器人作為機(jī)器人應(yīng)用于教育領(lǐng)域的代表，將成為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的重要組成部分。統(tǒng)稱為教育機(jī)器人，如圖 1-1 所示。教育機(jī)器人教育服務(wù)機(jī)器人機(jī)器人教育教育機(jī)器人教育服務(wù)機(jī)器人機(jī)器人教育圖 1-1 白皮書的教育機(jī)器人定義（Educational 模塊化機(jī)器人和機(jī)器人套件是機(jī)器人教育中常見的輔助產(chǎn)品

2、。教育服務(wù)機(jī)器人（Educational Service Robots）是具有教與學(xué)智能的服務(wù)機(jī)器人，通常被用于進(jìn)行 STEAM 教育、語言學(xué)習(xí)、特殊人群學(xué)習(xí)等主題的輔助與管理教學(xué)中。區(qū)別于機(jī)器人教育中常見的產(chǎn)品，教育服務(wù)機(jī)器人具有固定的結(jié)構(gòu)，一般不支持用戶自行拆裝。2019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書文獻(xiàn)近五年，國內(nèi)外有諸多關(guān)于機(jī)器人的白皮書發(fā)布，從不同角度闡述了機(jī)器人行業(yè)的現(xiàn)狀，對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的產(chǎn)品也進(jìn)行了梳理。表 1-1 近五年機(jī)器人白皮書示例名稱內(nèi)容摘要2016 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書，北京師范大學(xué)智慧學(xué)習(xí)研究院，2016此白皮書通過深入探討教育機(jī)器人發(fā)展的相關(guān)資料， 全面梳理了全球教育

3、機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)。從教育機(jī)器人的全球重要研究機(jī)構(gòu)、市場(chǎng)產(chǎn)品評(píng)測(cè)、需求調(diào)研、產(chǎn)業(yè)鏈分析及未來市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)，進(jìn)行全方位闡述。GIT 5G 和云化機(jī)器人白皮書， Softbank, 華為、中國移動(dòng)聯(lián)合發(fā)布，2017此白皮書以“5G 網(wǎng)絡(luò)和云化機(jī)器人”為核心主題， 針對(duì)云化機(jī)器人概念、技術(shù)市場(chǎng)趨勢(shì)、產(chǎn)業(yè)鏈和商業(yè)模式等進(jìn)行闡述。提出云化機(jī)器人 = 機(jī)器人物理 + 連接 + 人工智能；深刻地分析云化架構(gòu)下三大關(guān)鍵技術(shù)：機(jī)器人物理本體技術(shù)、AI 技術(shù)和無線通信技術(shù)，以及相關(guān)的功能和架構(gòu)要求。中國機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化白皮書（2017），中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所，2017以及國內(nèi)外機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化工作的現(xiàn)狀，全面梳理

4、了國內(nèi)外機(jī)器人相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提出我國機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn)措施。Urban Robotics and Automation，Urban Institute，2017此白皮書詳細(xì)分析機(jī)器人技術(shù)和自主系統(tǒng)技術(shù)在支持英國城市發(fā)展中的應(yīng)用。討論機(jī)器人在城市生活各個(gè)方面的應(yīng)用潛力，探索運(yùn)輸和社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響，并著眼于如何解決機(jī)器人應(yīng)用當(dāng)前和未來的挑戰(zhàn)。Intelligence and Robotics，UK- RAS Network，2017此白皮書指出人工智能將改變我們社會(huì)的未來、生活和經(jīng)濟(jì)。解釋了 AI 的起源和過去 60 年歷史演變，以及相關(guān)的子領(lǐng)域，包括機(jī)器學(xué)習(xí)，計(jì)算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)。目的本白皮書通

5、過各類資料的收集、匯總、分析及比較，為學(xué)術(shù)界、教育界、產(chǎn)業(yè)界提供全面了解教育機(jī)器人學(xué)術(shù)研究成果、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及趨勢(shì)、教育應(yīng)用情況的報(bào)告。探討教育機(jī)器人的創(chuàng)新應(yīng)用途徑，以及如何設(shè)計(jì)開發(fā)能滿足各類教育服務(wù)對(duì)象需求的功能，為未來的教育機(jī)器人發(fā)展指明可能的趨勢(shì)，為一線教師、教育政策制定者以及教育機(jī)器人相關(guān)企業(yè)提供相對(duì)應(yīng)的參考信息。章節(jié)框架第一章 初衷教育機(jī)器人全景展現(xiàn)教育機(jī)器人興起的背景與定義背景文獻(xiàn)目的章節(jié)架構(gòu)第五章 產(chǎn)業(yè)齊頭并進(jìn)的七層鏈條分析教育機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈框架發(fā)展及未來產(chǎn)業(yè)關(guān)系發(fā)展教育機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈框架 第二章 現(xiàn)狀學(xué)術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展“兩足”并行呈現(xiàn)教育機(jī)器人的學(xué)術(shù)研究及市場(chǎng)與產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀教育機(jī)器

6、人主要研究領(lǐng)域教育機(jī)器人市場(chǎng)產(chǎn)品圖譜第六章 未來千帆競(jìng)發(fā)的生態(tài)系預(yù)測(cè)教育機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模、未來市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)及發(fā)展建議市場(chǎng)規(guī)模未來競(jìng)爭(zhēng)與合作態(tài)勢(shì)未來市場(chǎng)發(fā)展建議第一章 初衷教育機(jī)器人全景展現(xiàn)教育機(jī)器人興起的背景與定義背景文獻(xiàn)目的章節(jié)架構(gòu)第五章 產(chǎn)業(yè)齊頭并進(jìn)的七層鏈條分析教育機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈框架發(fā)展及未來產(chǎn)業(yè)關(guān)系發(fā)展教育機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈框架 第二章 現(xiàn)狀學(xué)術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展“兩足”并行呈現(xiàn)教育機(jī)器人的學(xué)術(shù)研究及市場(chǎng)與產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀教育機(jī)器人主要研究領(lǐng)域教育機(jī)器人市場(chǎng)產(chǎn)品圖譜第六章 未來千帆競(jìng)發(fā)的生態(tài)系預(yù)測(cè)教育機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模、未來市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)及發(fā)展建議市場(chǎng)規(guī)模未來競(jìng)爭(zhēng)與合作態(tài)勢(shì)未來市場(chǎng)發(fā)展建議第三章 需求豐富

7、的角色與廣闊的應(yīng)用了解教育機(jī)器人不同用戶群體的需求情況，分析未來教育機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景教育機(jī)器人需求分析的來源與框架教育機(jī)器人的需求項(xiàng)目與實(shí)現(xiàn)時(shí)程教育機(jī)器人的需求分析結(jié)論第七章 總結(jié)實(shí)踐困境與有效路徑總結(jié)教育機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出教育機(jī)器人的發(fā)展建議教育機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 第四章 設(shè)計(jì)開啟專用教育機(jī)器人探索之路分析教育機(jī)器人設(shè)計(jì)上的主要構(gòu)成和關(guān)鍵技術(shù)教育機(jī)器人的本體教育機(jī)器人的智能教育機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)圖 1-2 白皮書章節(jié)框架圖第七章 總結(jié)實(shí)踐困境與有效路徑總結(jié)教育機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出教育機(jī)器人的發(fā)展建議教育機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 第四章 設(shè)計(jì)開啟專用教育機(jī)器人探索之路分析教育機(jī)器人設(shè)計(jì)上的主要構(gòu)

8、成和關(guān)鍵技術(shù)教育機(jī)器人的本體教育機(jī)器人的智能教育機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)2019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書第二章現(xiàn)狀學(xué)術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展“兩足”并行5全球教育機(jī)器人主要研究機(jī)構(gòu)20182017201620152014500224200150100250文獻(xiàn)數(shù)量篇256300285306333350在 WoS 核心合集中，1993 年至 2018 年間，與教育機(jī)器人有關(guān)的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)共計(jì)檢索到了 3060 篇，最早的研究始于 1966 年，由 R. E. WHALLON 發(fā)表在Phi Delta Kappan的ROBOTS IN CLASSROOM, A LOOK AT AMERICAN EDUCATIONA

9、L FACTORY-BERGEN。其中 2014 年至 2018 年間，與教育機(jī)器人有關(guān)的研究成果共 1404 篇，相比于 2012 年至 2016 年的文獻(xiàn)總量，近 5 年有關(guān)教育機(jī)器人的研究數(shù)量開始急速增多，2017 年文獻(xiàn)數(shù)量和被引頻次達(dá)到峰值，2018 年有所回落，如圖 2-1 所示。20182017201620152014500224200150100250文獻(xiàn)數(shù)量篇256300285306333350圖 2-1 2014-2018 年教育機(jī)器人研究數(shù)量變化趨勢(shì)本白皮書通過調(diào)研近五年與教育機(jī)器人相關(guān)的文獻(xiàn)資料，依據(jù)各種研究機(jī)構(gòu)的文獻(xiàn)數(shù)量排名，排列出全球重要的教育機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)，如表

10、2-1 所示。表 2-1 全球教育機(jī)器人主要研究機(jī)構(gòu)表美國塔夫茨大學(xué)Tufts University英國赫特福德大學(xué)University of Hertfordshire法國Cte dAzur 大學(xué)Universite Cote dAzur美國塔夫茨大學(xué)Tufts University英國赫特福德大學(xué)University of Hertfordshire法國Cte dAzur 大學(xué)Universite Cote dAzur赫特福德大學(xué)自適應(yīng)系統(tǒng)研究群（Adaptive Systems Research Group, ASRG）于 2000 年創(chuàng)立。主要目的在于研究自閉癥兒童與機(jī)器人的溝通互動(dòng)是

11、否有助于自閉癥兒童與其他人的溝通交流。法國國家信息與自動(dòng)化研究所在阿基坦地區(qū)設(shè)立“Poppy Education”項(xiàng)目，將機(jī)器人作為學(xué)習(xí)和創(chuàng)造力的有力工具。該項(xiàng)目以“Poppy”跨學(xué)科平臺(tái)的全球教育轉(zhuǎn)移和傳播為基礎(chǔ)，由初學(xué)者、專家、科學(xué)家、教育工作者、開發(fā)人員以及藝術(shù)家組成。2019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書法國CNRS法國CNRS法國索邦大學(xué)Sorbonne Universite法國索邦大學(xué)Sorbonne Universite美國佐治亞理工學(xué)院Georgia Institute of Technology佐治亞理工學(xué)院是University System of Georgia (USGGa

12、ry V. McMurray 所帶領(lǐng)的 Institute for Robotics and Intelligent Machines 為主，研美國佐治亞理工學(xué)院Georgia Institute of Technology國家研究委員會(huì)是意大利最大的公共研究機(jī)構(gòu)，其使命是開展研究項(xiàng)目，促進(jìn)國家產(chǎn)業(yè)體系的創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)力、國家研究體系的國際化，以及為公共和私營部門的新興需求提供技術(shù)和解決方案。塞爾維亞貝爾格萊德大學(xué)University of Belgrade意大利意大利國家研究委員會(huì)CNR貝爾格萊德大學(xué)位于塞爾維亞共和國首都貝爾格萊德，它在高等教育和科學(xué)研究領(lǐng)域的主要活動(dòng)是公共利益活動(dòng)。其中 Mi

13、hajlo Pupin 研究所以廣泛的領(lǐng)域而聞名，設(shè)有機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。在科學(xué)界， 它以人形機(jī)器人的早期工作而聞名。塞爾維亞貝爾格萊德大學(xué)University of Belgrade意大利意大利國家研究委員會(huì)CNR奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)Graz University of Technology意大利意大利技術(shù)研究院IIT格拉茨技術(shù)大學(xué)位于奧地利第二大城市格拉茨的中心，共設(shè)有 95 所研究所。工作涉及通過學(xué)校講習(xí)班普及機(jī)器人 / 人工智能（AI）、為兒童和青少年學(xué)生提供機(jī)器人俱樂部、組織機(jī)器人 /AI 研究營、組織機(jī)器人挑戰(zhàn)賽、建立并實(shí)施機(jī)器人和人工智能教師培訓(xùn)計(jì)劃、社區(qū)建設(shè)（OCG 工作組）以奧地利

14、格拉茨技術(shù)大學(xué)Graz University of Technology意大利意大利技術(shù)研究院IIT意大利技術(shù)研究院（Italian Institute of Technology，IIT） 是意大利政府成立的科學(xué)技術(shù)研究中心， 目前 IIT 的機(jī)器人研究群分成四個(gè)研究平臺(tái) iCub、HyQ、Walkman and Coman 與Plantoid，與教育機(jī)器人相關(guān)的是iCub。教育機(jī)器人主要研究熱點(diǎn)根據(jù)關(guān)鍵詞聚類分析的結(jié)果，將教育機(jī)器人劃分為 5 個(gè)類團(tuán)，如表 2-2 所示。表 2-2 教育機(jī)器人主題分類類團(tuán)名關(guān)鍵詞教育機(jī)器人本體研究Artificial intelligence；Educat

15、ion；Robot機(jī)器人教學(xué)角色及影響研究LEGO Robot；Humanoid Robot；Computational thinking； Educational Robot；Creativity機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐研究Social Robot；Engagement；Child-robot interaction；STEM； Teaching；Learning；School教育機(jī)器人設(shè)計(jì)研究Mobile robots；Service robots；Autonomous robots；Robotdesign；Teleoperation；Programming教育機(jī)器人應(yīng)用情境研究Imitation；

16、Children；Autism；Human-Robot Interaction 教育機(jī)器人本體研究器人學(xué)”。這類研究主要集中在教育機(jī)器人的概念、特征、分類與相關(guān)的理論解析等方面。 機(jī)器人教學(xué)角色及影響研究機(jī)器人教學(xué)角色及影響研究涉及的關(guān)鍵詞有兩類，一類是以“人形機(jī)器人”、“樂高機(jī)器人”為代表的機(jī)器人類型和角色研究，在這類研究中，有的研究者指出教育機(jī)器人通常扮演導(dǎo)師、同學(xué)和工具三種角色，也有的研究者認(rèn)為機(jī)器人在教學(xué)中主要扮演學(xué)習(xí)對(duì)象、工具和同伴三種角色。 教育機(jī)器人設(shè)計(jì)研究這類研究側(cè)重機(jī)器人類型、設(shè)計(jì)理念。一方面，依托特定的機(jī)器人，通過一定的程序設(shè)定或設(shè)計(jì)改造，使之能實(shí)現(xiàn)既定的教學(xué)目標(biāo)或教學(xué)功能

17、。另一方面，研究者致力于研發(fā)和提高機(jī)器人實(shí)現(xiàn)教學(xué)功能的技術(shù)設(shè)計(jì)。 機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐研究這類研究的主要研究對(duì)象為兒童，研究內(nèi)容涉及機(jī)器人課程設(shè)計(jì)、教育技術(shù)支持、機(jī)器人教學(xué)、機(jī)器人課程實(shí)踐效果、機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐場(chǎng)景分析等。 教育機(jī)器人應(yīng)用情境研究機(jī)器人的應(yīng)用情境包括兩個(gè)方面，一是機(jī)器人的教學(xué)應(yīng)用場(chǎng)域研究，排名前三的場(chǎng)域是一般教室、專業(yè)場(chǎng)域和個(gè)人場(chǎng)域。二是機(jī)器人的適用對(duì)象研究，K-12 教育主要涉及幼兒、小學(xué)生和中學(xué)生三類人群；特殊群體適用于各種需要醫(yī)療健康幫助的患者，如自閉癥兒童；高等教育主要涉及本科生和研究生兩類人群。2019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書教育機(jī)器人市場(chǎng)產(chǎn)品圖譜從教育服務(wù)的對(duì)象及可能的應(yīng)

18、用場(chǎng)域出發(fā)，本白皮書提出兩大分析框架產(chǎn)品分析框架和市場(chǎng)分析框架， 可作為相關(guān)單位對(duì)未來中長期發(fā)展的策略評(píng)估依據(jù)。依據(jù)兩大分析框架，本白皮書整合出全球 12 種教育機(jī)器人產(chǎn)品類型。 產(chǎn)品分析框架為評(píng)估和比較教育機(jī)器人產(chǎn)品的教育服務(wù)能力，了解教育機(jī)器人產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r，本白皮書提出 4 個(gè)維度的產(chǎn)品分析框架，如表 2-3 所示。從硬件角度的“表情動(dòng)作”、“感知輸入”，軟件角度的“機(jī)器人智能”、“社會(huì)互動(dòng)”進(jìn)行分析。按照功能“由弱到強(qiáng)”分為 5 個(gè)層級(jí)，5 代表最高水平，1 代表最低水平。表 2-3 產(chǎn)品分析框架表層級(jí) / 維度表情動(dòng)作感知輸入機(jī)器人智能社會(huì)互動(dòng)5真實(shí)表情動(dòng)作仿生感知真人智能文化互動(dòng)4

19、擬人表情動(dòng)作多重知覺自主學(xué)習(xí)智能多群互動(dòng)3擬真表情動(dòng)作單一知覺被動(dòng)學(xué)習(xí)智能多人互動(dòng)2自主表情動(dòng)作基本信號(hào)感知預(yù)置規(guī)則雙人互動(dòng)1無自主表情動(dòng)作無感知無智能無互動(dòng) 市場(chǎng)分析框架為了解目前市場(chǎng)產(chǎn)品發(fā)展的分布狀態(tài)，本白皮書提出 “適用對(duì)象”與“應(yīng)用場(chǎng)域”兩個(gè)維度，從產(chǎn)品與用戶關(guān)系的角度劃分“市場(chǎng)分析框架”，說明市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀。此市場(chǎng)分析框架，可作為新產(chǎn)品市場(chǎng)定位與發(fā)展策略的重要參考，如圖 2-2 所示。適用對(duì)象適用對(duì)象幼兒小 學(xué) 生 中 學(xué)生大學(xué)生成人老人應(yīng)用場(chǎng)域STEM 教具特殊教育機(jī)器人遠(yuǎn)程控制機(jī)器人機(jī)器人“教師”課堂機(jī)器人“助教”家庭智能助理兒童娛樂教育同伴智能玩具個(gè)人攜帶應(yīng)用場(chǎng)域STEM 教具特

20、殊教育機(jī)器人遠(yuǎn)程控制機(jī)器人機(jī)器人“教師”課堂機(jī)器人“助教”家庭智能助理兒童娛樂教育同伴智能玩具家庭空間學(xué)校一般教室教室空間機(jī)構(gòu)場(chǎng)所安全教育機(jī)器人場(chǎng)所安全教育機(jī)器人工業(yè)制造培訓(xùn)特殊教育機(jī)器人手術(shù)醫(yī)療培訓(xùn)特殊教育機(jī)器人復(fù)健看護(hù)復(fù)健看護(hù)圖 2-2 十二類教育機(jī)器人產(chǎn)品應(yīng)用情境從市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀來看，首先，教育機(jī)器人產(chǎn)品主要集中在家庭和學(xué)校場(chǎng)域中使用，如家庭中的智能玩具、兒童娛樂教育同伴、家庭智能助理；學(xué)校一般教室與專用教室的遠(yuǎn)程控制機(jī)器人、STEAM 教具；專用教室或培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的自閉癥特殊教育機(jī)器人。其次，部分產(chǎn)品仍處于概念性階段，如課堂機(jī)器人助教、機(jī)器人“教師”，這類產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)仍需要市場(chǎng)的驗(yàn)證。再次

21、，公共場(chǎng)所的教育機(jī)器人產(chǎn)品主要涉及安全教育功能。最后，專業(yè)培訓(xùn)上的教育機(jī)器人發(fā)展顯示教育機(jī)器人應(yīng)用在各領(lǐng)域的潛力，如工業(yè)制造培訓(xùn)、手術(shù)醫(yī)療培訓(xùn)、復(fù)健看護(hù)等。本白皮書以市場(chǎng)分析框架為基礎(chǔ)，分析來自全球市場(chǎng)的 40 個(gè)產(chǎn)品，并依據(jù)產(chǎn)品的使用場(chǎng)域及扮演角色，整合出目前全球市場(chǎng)上 12 類產(chǎn)品應(yīng)用情境，如表 2-4 所示。表 2-4 十二種產(chǎn)品類型應(yīng)用情況編號(hào)產(chǎn)品類型說明產(chǎn)品案例1課堂助教機(jī)器人課堂助教機(jī)器人主要用于協(xié)助教師完成課堂輔助性或重復(fù)性的工作，協(xié)助教師完成演示實(shí)驗(yàn)等任務(wù)?！拔磥斫處煛苯逃龣C(jī)器人2特殊教育機(jī)器人特殊教育機(jī)器人是針對(duì)有特殊教育需求的使用者設(shè)計(jì)的，可以有效改善他們的社交與行為能力。

22、MiloQTrobot ASKNAO3醫(yī)療手術(shù)培訓(xùn)機(jī)器人醫(yī)療手術(shù)培訓(xùn)機(jī)器人本質(zhì)上是適用于某些外科手術(shù)的機(jī)器人，也可用于外科醫(yī)生的培訓(xùn)。智醫(yī)助理達(dá)芬奇2019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書4復(fù)健機(jī)器人看護(hù)等。Care-O-bot3 Care-O-bot45安全教育機(jī)器人安全教育機(jī)器人是幫助低齡兒童認(rèn)識(shí)安全問題，并形成安全理念的教育機(jī)器人。Robotronics6兒童娛樂教育同伴兒童娛樂教育同伴是伴隨 0 12 歲兒童成長的機(jī)器人，在與兒童玩樂與學(xué)習(xí)的過程中，達(dá)到寓教于樂的效果。阿爾法超能蛋 小憶機(jī)器人7智能玩具智能玩具是一種可隨身攜帶的電子零件，且擁有智能的玩具。主要在滿足玩樂需求的基礎(chǔ)上加入教學(xué)設(shè)

23、計(jì)，“寓教于樂”地學(xué)習(xí)到生活、語言、社交等知識(shí)。LOBOTChiP Sphero Cozmo Dash&Dot8家庭智能助理家庭智能助理機(jī)器人既能按一定的業(yè)務(wù)處理流程完成特定功能任務(wù)，又能根據(jù)人機(jī)交互的語義結(jié)果執(zhí)行相關(guān)功能任務(wù)。悟空機(jī)器人小優(yōu)機(jī)器人BUDDY9機(jī)器人“教師”機(jī)器人“教師”能根據(jù)不同的教學(xué)情境，獨(dú)自完成一門課程的教學(xué)，以達(dá)到教學(xué)效果。NAO索菲亞Pepper10遠(yuǎn)程控制機(jī)器人遠(yuǎn)程控制機(jī)器人由于可以提供較好的臨場(chǎng)感， 可被應(yīng)用于教育、醫(yī)療、商業(yè)領(lǐng)域的各種交互性的活動(dòng)之中。Double Robotics PadBot OboMing11STEAM教具STEAM 教育是融合科學(xué)、技術(shù)、

24、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)多學(xué)科的教育理念。STEAM 教具是根據(jù)STEAM 教育理念所設(shè)計(jì)的教學(xué)工具。AELOS小哈機(jī)器人CellRobot12工業(yè)制造培訓(xùn)工業(yè)制造培訓(xùn)類機(jī)器人本質(zhì)是工業(yè)機(jī)器人，但并不用于生產(chǎn)線，而是用于培訓(xùn)能設(shè)計(jì)、安裝、維YuMiU 系列機(jī)器人CR-35iA根據(jù)市場(chǎng)情況的分析，可以得出以下結(jié)論：第一，以教育資源為基礎(chǔ)，發(fā)展有針對(duì)性的教育服務(wù)功能，是智能機(jī)器人占領(lǐng)教育服務(wù)市場(chǎng)的致勝法寶。第二，綜合應(yīng)用科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)與數(shù)學(xué)知識(shí)的新型機(jī)器人，將會(huì)成為更受歡迎的 STEAM 教具。第三，恰當(dāng)?shù)谋倔w和外觀形態(tài)是教育機(jī)器人獲得使用者信賴的基礎(chǔ)，也是教育機(jī)器人能夠勝任日常教育服務(wù)活動(dòng)的基礎(chǔ)

25、。第四，機(jī)器人的可操控性，影響著其被用戶接受的程度。相關(guān)單位應(yīng)充分挖掘、定位各個(gè)領(lǐng)域的真實(shí)需求，讓使用者于所在的場(chǎng)域獲得有效的教育服務(wù)。第三章2019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書教育機(jī)器人需求分析的來源與框架為了解教育機(jī)器人未來應(yīng)用情境，獲得不同群體的典型需求與需求實(shí)現(xiàn)時(shí)程，本白皮書通過網(wǎng)絡(luò)問卷的形式對(duì)學(xué)生、家長、教師進(jìn)行了調(diào)研，同時(shí)也結(jié)合了文獻(xiàn)分析的方法，力圖從不同的角度了解教育機(jī)器人的不同用戶群體的需求情況，進(jìn)而分析未來教育機(jī)器人的應(yīng)用情境。依照受調(diào)查對(duì)象的身份特征，獲取了 7 類視角下 9 類人群對(duì)教育機(jī)器人的需求，如圖 3-1 所示。幼兒小學(xué)生中學(xué)生 大學(xué)生 家長需求群體幼兒小學(xué)生中學(xué)生

26、 大學(xué)生 家長需求群體小學(xué)生中學(xué)生 大學(xué)生 家長老人圖 3-1 問卷對(duì)象 - 需求群體圖長期 3 個(gè)階段。短期指近 5 年內(nèi)可能實(shí)現(xiàn)的需求；中期指 5 10 年間可能實(shí)現(xiàn)的需求；長期指 10 年以上可能實(shí)現(xiàn)的需求。綜合上述兩種數(shù)據(jù)源，總結(jié)出各個(gè)群體的典型需求與需求實(shí)現(xiàn)時(shí)程，如圖 3-2 所示。問卷調(diào)查1032 位教師、1345 位家長、857 名學(xué)生提出的有關(guān)教育機(jī)器人的需求內(nèi)容：以卡片分類法依照支持對(duì)象與機(jī)器人扮演角色區(qū)分需求類別。文獻(xiàn)分析由 ISI Web of Science 引文數(shù)據(jù)庫取篩選出與教育機(jī)器人應(yīng)用相關(guān)文獻(xiàn) 230 篇，進(jìn)行了研究主題與人群的交叉分析。教育機(jī)器人的典型需求問卷

27、調(diào)查1032 位教師、1345 位家長、857 名學(xué)生提出的有關(guān)教育機(jī)器人的需求內(nèi)容：以卡片分類法依照支持對(duì)象與機(jī)器人扮演角色區(qū)分需求類別。文獻(xiàn)分析由 ISI Web of Science 引文數(shù)據(jù)庫取篩選出與教育機(jī)器人應(yīng)用相關(guān)文獻(xiàn) 230 篇，進(jìn)行了研究主題與人群的交叉分析。與實(shí)現(xiàn)時(shí)程圖 3-2 教育機(jī)器人需求分析方法教育機(jī)器人的需求內(nèi)容與實(shí)現(xiàn)時(shí)程統(tǒng)計(jì)問卷調(diào)研結(jié)果，匯總不同用戶群體提出的教育機(jī)器人需求內(nèi)容 233 項(xiàng)，歸納出教育機(jī)器人可扮演的 17 機(jī)器人學(xué)習(xí)伙伴、機(jī)器人學(xué)習(xí)顧問、機(jī)器人教具（玩具）、機(jī)器人“教師”、機(jī)器人助教、機(jī)器人“助理”、老 教育機(jī)器人可深度融入以家庭和學(xué)校為主的各種教

28、育場(chǎng)域，為各類用戶提供豐富的教育服務(wù)。3表 3-1 各類用戶群體教育機(jī)器人需求用戶群體短期需求中期需求長期需求幼兒游戲玩伴常識(shí)教育自然對(duì)話知識(shí)問答機(jī)器人“教師” 情緒與心理引導(dǎo)幼兒照護(hù)小學(xué)生生活助手語 言 教 育 機(jī)器人教育環(huán)境與媒體管理學(xué)習(xí)時(shí)間規(guī)劃游戲玩伴學(xué)習(xí)助手學(xué) 習(xí) 助 手 學(xué)科知識(shí)教學(xué)中學(xué)生生活助手學(xué)習(xí)助手語言教育環(huán)境與媒體管理學(xué)習(xí)資源輔助學(xué)習(xí)時(shí)間規(guī)劃日常陪伴情緒與心理引導(dǎo)學(xué)科知識(shí)教學(xué)大學(xué)生生 活 助 手 移動(dòng)學(xué)習(xí)助手語言教育環(huán)境與媒體管理機(jī)器人教育學(xué)習(xí)助手日常陪伴學(xué)生狀態(tài)識(shí)別學(xué)科知識(shí)教學(xué)智能導(dǎo)學(xué)幼兒教師日常輔助提醒教學(xué)資源輔助學(xué)生狀態(tài)識(shí)別機(jī)器人助教152019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮

29、書15小學(xué)教師日常教學(xué)事務(wù)性工作輔助環(huán)境與媒體管理教學(xué)環(huán)境營造批 改 作 業(yè) 學(xué)生狀態(tài)識(shí)別情緒與心理引導(dǎo)教學(xué)過程輔助教學(xué)準(zhǔn)備輔助中學(xué)教師教學(xué)過程輔助 教學(xué)環(huán)境營造日常教學(xué)事物性工作輔助輔助教師答疑批改作業(yè)學(xué)生狀態(tài)識(shí)別教學(xué)過程輔助家長生活助手健康助理習(xí)慣養(yǎng)成輔助 生 活 助 手 學(xué)科知識(shí)輔導(dǎo)情緒與心理引導(dǎo) 自主學(xué)習(xí)輔助老人生 活 助 手 健康養(yǎng)生輔導(dǎo)保健運(yùn)動(dòng)教練安全輔導(dǎo)生活助手老人陪伴健康輔助與應(yīng)急助手1616教育機(jī)器人的需求分析結(jié)論 人們對(duì)教育機(jī)器人的需求意愿較高85%90%并對(duì)教育機(jī)器人使用持積極態(tài)度。 英語教育與機(jī)器人教育是各學(xué)段學(xué)生都適用的需求從現(xiàn)在機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀看，利用教育機(jī)器人輔助

30、學(xué)生學(xué)習(xí)英語，確實(shí)有利于發(fā)揮教育機(jī)器人功能，又能滿足部分學(xué)生學(xué)習(xí)英語的需求。伴隨人工智能、編程教育、STEAM 教育的興起，絕大部分的教師和學(xué)生都希望掌握與機(jī)器人相關(guān)的知識(shí)，因而多個(gè)群體都提出了機(jī)器人教育的需求。 適用家庭的需求明顯多于適用學(xué)校的需求在教育機(jī)器人扮演的 17 種角色中，除了機(jī)器人社會(huì)服務(wù)人員只是適用于社會(huì)公共場(chǎng)所外，其他角色幾乎都具備部分適用家庭場(chǎng)域的特性，也就是說單純只是適用于學(xué)校場(chǎng)域的角色類型非常少，只有機(jī)器人助教和智能教室管控兩種角色。 與學(xué)生進(jìn)行對(duì)話和情感交流的需求較為突出多個(gè)群體都清晰地表達(dá)了希望機(jī)器人能夠成為學(xué)生知心伙伴的需求，其中使用了諸如聊天、說心里話、疏解心理

31、壓力、進(jìn)行心情陪伴、與學(xué)生情感交流、對(duì)學(xué)生進(jìn)行心理健康輔導(dǎo)、調(diào)控情緒、做學(xué)生的心靈導(dǎo)師等陳述。 對(duì)教育機(jī)器人按教學(xué)規(guī)律實(shí)施教學(xué)的需求較為突出輔助學(xué)生的學(xué)習(xí)或教師的教學(xué)在所有需求中占據(jù)絕對(duì)重要位置。在這些需求中，不僅提出教育機(jī)器人需要具備強(qiáng)大的知識(shí)儲(chǔ)備、能對(duì)學(xué)生進(jìn)行答疑解惑、實(shí)施部分課程的教學(xué)等，還對(duì)機(jī)器人應(yīng)掌握教學(xué)規(guī)律提出了要求。 人們的需求是教育機(jī)器人未來的發(fā)展方向而大部分需求還未能有效實(shí)現(xiàn)。學(xué)生、教師和家長提出的教育機(jī)器人需求，代表了未來教育機(jī)器人的發(fā)展方向。第四章1818教育機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)人機(jī)交互、機(jī)器視覺、情境感知。 人機(jī)交互人機(jī)交互（Human-Robot Interaction）

32、主要是研究人和機(jī)器人之間的信息交互或?qū)υ?，是與認(rèn)知心理學(xué)、關(guān)鍵性技術(shù)，教育機(jī)器人作為智能服務(wù)機(jī)器人在教育領(lǐng)域的典型應(yīng)用，其教育服務(wù)功能的設(shè)計(jì)與開發(fā)同樣離不開 人機(jī)交互技術(shù)。 機(jī)器視覺機(jī)器視覺（Machine Vision）是利用機(jī)器代替人眼來進(jìn)行各種測(cè)量和判斷的技術(shù)。發(fā)展機(jī)器視覺技術(shù)可以為在教育領(lǐng)域中，如何識(shí)別教學(xué)場(chǎng)景，開發(fā)更具教育適應(yīng)性的機(jī)器人，應(yīng)成為教育機(jī)器人廠商重點(diǎn)關(guān)注的問題。 情境感知情境感知（Context Awareness）是指在進(jìn)行決策時(shí)，使用當(dāng)時(shí)的各種補(bǔ)充信息對(duì)決策進(jìn)行改進(jìn)，以確保做出能夠支持動(dòng)態(tài)變化的商業(yè)和 IT 環(huán)境的正確決策。在某些研究領(lǐng)域，情境感知被作為分享、反思、協(xié)

33、作的方式。從教育角度出發(fā) , 機(jī)器人需要在動(dòng)態(tài)、未知、非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜教育環(huán)境完成不同類型的教育服務(wù)，這就對(duì)教育機(jī)器人的情境感知技術(shù)提出了更高的要求。2019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書教育機(jī)器人設(shè)計(jì)的結(jié)論與建議結(jié)論教育機(jī)器人本體設(shè)計(jì)與研發(fā)還處在初級(jí)階段 教育機(jī)器人的本體還未形成系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方案在架構(gòu)總線通訊接口標(biāo)準(zhǔn)等方面都還沒有形成規(guī)；此外，教育機(jī)器人的本體設(shè)計(jì)還未形成與計(jì)算機(jī)、手機(jī)等類似的規(guī)模效應(yīng)；再者，屬于基礎(chǔ)性研究的內(nèi)容還只是零星地出現(xiàn)在相對(duì)獨(dú)立的技術(shù)環(huán)節(jié)中，不足以支撐起整個(gè)行業(yè)的突破性發(fā)展。應(yīng)用場(chǎng)景分析是教育機(jī)器人設(shè)計(jì)的起點(diǎn) 教育機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究有兩種發(fā)展取向：一種是以科學(xué)研究為導(dǎo)向，

34、一種是產(chǎn)品生產(chǎn)為導(dǎo)向。無論是哪種取向的設(shè)計(jì)與研究，要想教育機(jī)器人能進(jìn)入教育服務(wù)的應(yīng)用實(shí)踐中，都需要先進(jìn)行應(yīng)用場(chǎng)景的分析，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景中存在的需求，進(jìn)而確定該場(chǎng)景下需要實(shí)現(xiàn)的功能，以及可能的實(shí)現(xiàn)方法。智能化是教育機(jī)器人設(shè)計(jì)的著力點(diǎn) 未來 10 年，人工智能將成為最具顛覆性的技術(shù)，提升智能類技術(shù)的服務(wù)體驗(yàn)將是教育機(jī)器人設(shè)計(jì)的著力點(diǎn)。教育機(jī)器人的智能化表現(xiàn)為在人機(jī)交互、機(jī)器視覺、情境感知等技術(shù)的支持下，應(yīng)該具有能動(dòng)地滿足不同人群各種教育需求的屬性。模塊化設(shè)計(jì)是教育機(jī)器人本體設(shè)計(jì)的趨勢(shì) 與計(jì)算機(jī)、手機(jī)等電子設(shè)備相比，機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)還沒有形成規(guī)范，更主要的特點(diǎn)是，機(jī)構(gòu)件、硬件的設(shè)計(jì)需要匹配機(jī)器人的外形

35、。采用模塊化的方法將教育機(jī)器人設(shè)計(jì)成多個(gè)有機(jī)的模塊，利用必要的通訊協(xié)議、接口進(jìn)行信息和控制命令的傳遞，比較適用于教育機(jī)器人的本體設(shè)計(jì)。教育機(jī)器人智能設(shè)計(jì)中通常采用堆疊的方法 一方面，教育機(jī)器人的智能本質(zhì)是人工智能的應(yīng)用，其中又包含了多種智能成分，而各種智能成分之間還沒有形成體系化，堆疊智能是目前來講比較有效的方法。另一方面，機(jī)器人的智能在一定程度上等同于機(jī)器人的運(yùn)算能力，而教育機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能的運(yùn)算中包含了太多的運(yùn)算要求，提升機(jī)器人智能的一種途徑就是為機(jī)器人設(shè)計(jì)各具 AI 功能的模塊，將運(yùn)算力要求分散到各個(gè)模塊中，以降低對(duì)于主 CPU 運(yùn)算能力的壓力。從一定角度講，利用分布式多 CPU 的模塊化

36、結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)機(jī)器人運(yùn)算力的方法，也是一種堆疊智能的方法。教育機(jī)器人有待發(fā)展更多的教育適用性智能 雖然教育機(jī)器人不會(huì)代替教師的教學(xué)功能，但是若使教育機(jī)器人更勝任教育服務(wù)，一方面是提升教學(xué)效率，另一方面需要在功能上進(jìn)行突破。在這個(gè)過程中，教育機(jī)器人需要在教室、家庭這兩個(gè)最能體現(xiàn)教育服務(wù)特性的場(chǎng)景中具備更強(qiáng)更多的功能，展現(xiàn)其可能的應(yīng)用價(jià)值。1919建議從通用教育機(jī)器人向?qū)Ｓ媒逃龣C(jī)器人發(fā)展 從教育機(jī)器人的設(shè)計(jì)看，各廠商集中于教育機(jī)器人的通用功能，尤其是適用于家庭中的教育機(jī)器人，普遍開發(fā)了語音交互、日程提醒、語音查詢、講故事等功能，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)教育機(jī)器人嚴(yán)重同質(zhì)化的問題。而那些注教育機(jī)器人的設(shè)計(jì)可轉(zhuǎn)向?qū)?/p>

37、用教育機(jī)器人的發(fā)展。教育機(jī)器人的設(shè)計(jì)需要教育領(lǐng)域?qū)I(yè)研究人員的參與 在教育機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，可從服務(wù)質(zhì)量與服務(wù)類型兩個(gè)方面提升教育機(jī)器人的適用性。來自企業(yè)的設(shè)計(jì)人員更了解技術(shù)方案，其基本的設(shè)計(jì)理念是盡快拿出好的產(chǎn)品，并保證一定的成本與質(zhì)量控制；而來自教育領(lǐng)域的研未來更需要教育領(lǐng)域?qū)I(yè)研究人員從安全、倫理、學(xué)科、目標(biāo)、理念、內(nèi)容、策略、適用性等方面給出的建議。20第五章教育機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈框架本白皮書通過調(diào)研教育機(jī)器人產(chǎn)業(yè)相關(guān)的廠商現(xiàn)狀，針對(duì)教育機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì)，以成熟發(fā)展的平板電腦產(chǎn)業(yè)鏈為參考，提出了教育機(jī)器人的 7 層產(chǎn)業(yè)鏈框架圖，如圖 5-1 所示。定制開發(fā)/開發(fā)/開發(fā)自主銷售電子商務(wù)眾

38、籌教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)實(shí)體零售店機(jī)器人套件完整機(jī)器人通用數(shù)字教育內(nèi)容教育機(jī)器人專屬內(nèi)容通用應(yīng)用程序教育機(jī)器人專屬應(yīng)用程序人機(jī)交互人工智能操作系統(tǒng)/零件/零件整機(jī)ASIC定制開發(fā)/開發(fā)/開發(fā)自主銷售電子商務(wù)眾籌教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)實(shí)體零售店機(jī)器人套件完整機(jī)器人通用數(shù)字教育內(nèi)容教育機(jī)器人專屬內(nèi)容通用應(yīng)用程序教育機(jī)器人專屬應(yīng)用程序人機(jī)交互人工智能操作系統(tǒng)/零件/零件整機(jī)ASICFPGAGPU渠道商系統(tǒng)集成商內(nèi)容供應(yīng)商應(yīng)用服務(wù)提供商系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)商硬件制造商AI 芯片制造商圖 5-1 教育機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈框架圖教育機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人相比，在形態(tài)、構(gòu)成和功能上更加復(fù)雜，加之發(fā)展時(shí)間較短，仍然處于早期的創(chuàng)業(yè)探索階段，教育機(jī)器人

39、的 7 層產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)并非嚴(yán)格的上下游關(guān)系，部分企業(yè)同時(shí)具備多種角色。在教育機(jī)器人的 7 層產(chǎn)業(yè)鏈框架中，“AI 芯片制造商”提供機(jī)器人所需的人工智能芯片，這是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能的基礎(chǔ)；“硬件制造商”提供組成機(jī)器人的主板、控制板、舵機(jī)、傳感器、通訊模塊、底盤移動(dòng)機(jī)構(gòu)、電源等各種零部件的制造、組裝及測(cè)試；“系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)商”開發(fā)與管理軟、硬件資源的系統(tǒng)平臺(tái)，提供人機(jī)互動(dòng)最重要的自然用戶接口（Natural User Interface，簡(jiǎn)稱 NUI）；“應(yīng)用服務(wù)提供商”基于系統(tǒng)平臺(tái)，開發(fā)包括教與學(xué)課程在內(nèi)的各種教育服務(wù)功能軟件，并由“內(nèi)容供應(yīng)商”提供教與學(xué)過程中所需的內(nèi)容；“系統(tǒng)集成商”負(fù)責(zé)將市場(chǎng)需

40、求與軟、硬件功能整合成一個(gè)最終產(chǎn)品；“渠道商”通過各式實(shí)體與虛擬銷售渠道，將產(chǎn)品傳遞到最終消費(fèi)者或使用者。2019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書教育機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展多樣的市場(chǎng)需求，進(jìn)而也會(huì)引發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈的變化，未來將有可能發(fā)展許多產(chǎn)業(yè)關(guān)系。依據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展現(xiàn)狀及相似產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，由上游至下游可整理出以下 6 項(xiàng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。 教育機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈形成專業(yè)分工如法國的 Aldebaran 推出 NAO。而家庭情緒智能機(jī)器人 Pepper，由 Aldebaran 廠商研發(fā)設(shè)計(jì)、鴻海富士康科技生產(chǎn)制造、軟銀銷售宣傳，形成產(chǎn)業(yè)鏈逐漸專業(yè)分工的趨勢(shì)。隨著服務(wù)型機(jī)器人市場(chǎng)的逐漸成熟，未來教育機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈將向

41、專業(yè)分工的方向發(fā)展。 服務(wù)機(jī)器人制造技術(shù)成熟，加速教育機(jī)器人發(fā)展中國享有世界工廠的盛名，全球超過 70% 的玩具、50% 的手機(jī)，皆來自于中國制造。政策上，“中國制造2025”規(guī)劃中，更是將機(jī)器人列為十大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，規(guī)劃十年期制造發(fā)展的目標(biāo)。未來，隨著硬件制造商在伺 機(jī)器人的硬件產(chǎn)品差異化將越來越小，深入各領(lǐng)域應(yīng)用成為發(fā)展重心，將加速機(jī)器人各種教育應(yīng)用的發(fā)展。 自然人機(jī)交互將成為產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)圖像識(shí)別等；以及賦予機(jī)器人具有如人類思考的智慧能力。讓機(jī)器人與機(jī)器人或機(jī)器人與人之間，可以如人類般自然地感知交互，以降低學(xué)習(xí)中的使用障礙，在教育領(lǐng)域中有著特殊的重要作用，使自然人機(jī)交互成為教育機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)

42、關(guān)鍵技術(shù)。 教育專屬應(yīng)用服務(wù)程序與內(nèi)容凸顯市場(chǎng)產(chǎn)品價(jià)值教育機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)在于自然人機(jī)交互的設(shè)計(jì)，在形成機(jī)器人的生態(tài)體系后，第三方軟件開發(fā)商將可運(yùn)用自然人機(jī)互動(dòng)接口，以機(jī)器人的表情動(dòng)作、感知輸入的功能，開發(fā)豐富的教與學(xué)情境的應(yīng)用程序服務(wù)與內(nèi)容。未來， 無論教育機(jī)器人是單獨(dú)使用還是配合其他移動(dòng)設(shè)備的使用，在服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)逐漸普及方面，將吸引更多的第三方開發(fā)者加入，而專屬于教育機(jī)器人的應(yīng)用服務(wù)與內(nèi)容的供貨商將形成龐大的商機(jī)。 專業(yè)教育機(jī)器人成為系統(tǒng)集成商的藍(lán)海市場(chǎng)系統(tǒng)集成商除了探索機(jī)器人替代勞力工作的應(yīng)用外，更有機(jī)會(huì)研發(fā)如師徒制般將傳統(tǒng)技藝保留、專業(yè)技術(shù)培現(xiàn)今快速變動(dòng)的市場(chǎng)，系統(tǒng)集成商投入專業(yè)場(chǎng)域的

43、教育機(jī)器人研發(fā)，將有機(jī)會(huì)成為藍(lán)海市場(chǎng)。 產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)體系，才能足以建立產(chǎn)業(yè)鏈龐大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此，對(duì)于各產(chǎn)業(yè)鏈的成員而言，除專注于領(lǐng)域中技術(shù)、市場(chǎng)的發(fā)展，更可參考生態(tài)系統(tǒng)的概念發(fā)展。第六章2019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書2023 年可達(dá) 841 億美元的市場(chǎng)規(guī)模智能系統(tǒng)開發(fā)成為核心競(jìng)爭(zhēng)力教育機(jī)器人即服務(wù)（ERaS） 自然人機(jī)交互技術(shù)關(guān)鍵專用型教育服務(wù)機(jī)器人通用型教育服務(wù)機(jī)器人用戶為中心以社會(huì)倫理規(guī)范設(shè)計(jì)系統(tǒng)集成商與渠道商決定系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)商決定2023 年可達(dá) 841 億美元的市場(chǎng)規(guī)模智能系統(tǒng)開發(fā)成為核心競(jìng)爭(zhēng)力教育機(jī)器人即服務(wù)（ERaS） 自然人機(jī)交互技術(shù)關(guān)鍵專用型

44、教育服務(wù)機(jī)器人通用型教育服務(wù)機(jī)器人用戶為中心以社會(huì)倫理規(guī)范設(shè)計(jì)系統(tǒng)集成商與渠道商決定系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)商決定圖 6-1 教育機(jī)器人的未來市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)市場(chǎng)規(guī)模依據(jù)全球教育機(jī)器人的相關(guān)市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告及相似產(chǎn)品的發(fā)展歷程，本白皮書提出包括終端消費(fèi)、教育機(jī)構(gòu)、教育套件與 STEAM 玩具套件市場(chǎng)模型 4 個(gè)方面關(guān)于教育機(jī)器人的市場(chǎng)模型預(yù)測(cè)。其中，終端消費(fèi)、教育機(jī)構(gòu)市場(chǎng)模型用以預(yù)估教育服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)模型；教育套件與STEAM 玩具套件市場(chǎng)模型用以預(yù)估機(jī)器人教育的產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模。20192023 年 4 個(gè)模型的市場(chǎng)規(guī)模詳細(xì)預(yù)估，如表 6-1 所示。表 6-1 20192023 年教育機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)估（單位：億

45、美元）項(xiàng)目 / 年度2019 年2020 年2021 年2022 年2023 年終端消費(fèi)市場(chǎng)45.45136.36363.641090.913272.72教育套件市場(chǎng)20.46教育套件市場(chǎng)20.4622.8325.4728.4231.71STEAM 玩具套件30.6631.9433.2734.6536.10市場(chǎng)規(guī)?？傤~預(yù)估28.5452.53110.72294.05841.14 20233272可以發(fā)現(xiàn)：一項(xiàng)新產(chǎn)品從消費(fèi)市場(chǎng)進(jìn)入教育市場(chǎng)，平均需要 3 年時(shí)間。在平均價(jià)格下降到 500 美元的水平下，進(jìn)入教育市場(chǎng)的前 3 年出貨量可累計(jì)達(dá)到約 600 萬臺(tái)。 202324參考美國 2010 年勞

46、動(dòng)力生產(chǎn)總額報(bào)告，服務(wù)勞動(dòng)力從事教育的比率為 17%，課題組預(yù)估服務(wù)機(jī)器人能取代約 8% 的教育勞動(dòng)力生產(chǎn)總額。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu) Markets and Markets 統(tǒng)計(jì)，2016 年至 2022 年全球服務(wù)機(jī)器人將以 15.18% 的年復(fù)合增長率增長，服務(wù)機(jī)器人將形成一個(gè)新的勞動(dòng)力市場(chǎng)。 202331從機(jī)器人教育方面而言，可編程機(jī)器人作為教育套件，市場(chǎng)規(guī)模依據(jù) Markets and Markets 報(bào)告統(tǒng)計(jì)， 201818.34 Report11.57% STEAM202336越來越多的智能玩具以STEAM 教育作為設(shè)計(jì)理念，根據(jù)Infiniti Research（2014）報(bào)告顯示，全

47、球玩具市場(chǎng)未來將以年復(fù)合增長率 4.17% 速度增長。Toy Industry Association 的報(bào)告顯示，擁有 STEAM 教育作用的產(chǎn)品約占所有玩具 3% 的營收?；谌蚪逃龣C(jī)器人的相關(guān)市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告及相似產(chǎn)品的發(fā)展歷程，預(yù)估至 2023 年教育機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 841未來市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與合作分析智能玩具的產(chǎn)品類型，機(jī)器人產(chǎn)品滿足教育、娛樂、看護(hù)、游戲等多功能服務(wù)的核心價(jià)值，形成通用型的教育服 務(wù)機(jī)器人。另一方面，課堂助教機(jī)器人、特殊教育機(jī)器人、醫(yī)療手術(shù)培訓(xùn)機(jī)器人、機(jī)器人“教師”、工業(yè)制造培 訓(xùn)等產(chǎn)品類型，機(jī)器人產(chǎn)品針對(duì)教育情境提供專屬設(shè)計(jì)的核心價(jià)值，形成專用型的教育服務(wù)機(jī)器人。通用

48、型教育服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，吸引足夠的第三方應(yīng)用程序開發(fā)商加入。一方面，開發(fā)供給平臺(tái)服務(wù)應(yīng)用程序的價(jià)值。另一方面，創(chuàng)造更多市場(chǎng)上使用者的需求。當(dāng)使用者的人數(shù)達(dá)到一定基數(shù)時(shí)，平臺(tái)逐漸形成產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并發(fā)展特有的應(yīng)用程序商店，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上、下游廠商的發(fā)展。此生態(tài)系的競(jìng)爭(zhēng)，相似于筆記本電腦、智能型手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程。通用型教育服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)關(guān)系發(fā)展如圖 6-2 所示。系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)商硬件制造商AI 芯片制造商應(yīng)用服務(wù)提供商內(nèi)容供應(yīng)商系統(tǒng)集成商渠道商消費(fèi)者2019 全球教育機(jī)器人發(fā)展白皮書系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)商硬件制造商AI 芯片制造商應(yīng)用服務(wù)提供商內(nèi)容供應(yīng)商系統(tǒng)集成商渠道商消費(fèi)者圖 6-2 通用型教育服

49、務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)關(guān)系發(fā)展專用型教育服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)，將由渠道商與系統(tǒng)集成商扮演重要角色。系統(tǒng)集成商打造獨(dú)有品牌價(jià)值的機(jī)器人系列產(chǎn)品，通過渠道商推廣，成為市場(chǎng)上消費(fèi)者的重要選擇。由教與學(xué)的需求，推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)容供應(yīng)商、應(yīng)用服務(wù)提供商、系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)商、硬件制造商及 AI 芯片制造商等的發(fā)展。這個(gè)生態(tài)系如同教育用平板、電子互動(dòng)白板、智能教室等教育科技產(chǎn)品的發(fā)展，系統(tǒng)集成商將扮演解決方案提供商的角色，滿足各式教育機(jī)器人品牌商的價(jià)值需求。專用型教育服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)關(guān)系發(fā)展如圖 6-3 所示。 消費(fèi)者應(yīng)用服務(wù)提供商內(nèi)容供應(yīng)商渠道商系統(tǒng)AI 芯片制造商硬件制造商系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)商圖 6-3 專用型教育服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)關(guān)

50、系發(fā)展應(yīng)用服務(wù)提供商內(nèi)容供應(yīng)商渠道商系統(tǒng)AI 芯片制造商硬件制造商系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)商未來市場(chǎng)發(fā)展與建議根據(jù)對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)鏈與市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行分析，本白皮書提出關(guān)于教育機(jī)器人市場(chǎng)未來發(fā)展的六個(gè)建議，為教育機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)與廠商的發(fā)展提供借鑒。 教育服務(wù)機(jī)器人迎來快速發(fā)展期，廠商應(yīng)抓住機(jī)遇，投入品牌策略至 2023 年，樂觀預(yù)測(cè)教育機(jī)器人市場(chǎng)將超過 3308 億美元，其中，教育服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)占比較大，其服務(wù)與內(nèi)容營收占整個(gè)市場(chǎng)的 77.5% 以上。教育服務(wù)機(jī)器人這塊新興的藍(lán)海市場(chǎng)，值得廠商攻關(guān)技術(shù)瓶頸，投入發(fā)展。 專注于細(xì)分領(lǐng)域，聚焦于專用型產(chǎn)品有望成為突圍教育機(jī)器人市場(chǎng)的機(jī)會(huì)教育機(jī)器人未來將面向通用型與

51、專用型兩類產(chǎn)品發(fā)展，并各自發(fā)展出獨(dú)有的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)模式。隨著市場(chǎng)專注以此進(jìn)軍教育機(jī)器人的藍(lán)海市場(chǎng)。 智能系統(tǒng)開發(fā)有助于提高教育機(jī)器人產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力消費(fèi)者不再滿足于教育機(jī)器人機(jī)械功能實(shí)現(xiàn)，對(duì)教育機(jī)器人的智能性提出了更高的要求。多條產(chǎn)業(yè)鏈需要圍繞智能技術(shù)攻堅(jiān)和智能戰(zhàn)略部署。企業(yè)融合人工智能和先進(jìn)制造技術(shù)，開發(fā)自主智能系統(tǒng)、融合增強(qiáng)智能系統(tǒng)， 提高產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力。 教育機(jī)器人即服務(wù)（ERaS）的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展教育機(jī)器人將形成服務(wù)的生態(tài)系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)。以特有的機(jī)器人操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序商店、應(yīng)用程序與內(nèi)容，與各產(chǎn)業(yè)鏈的廠商結(jié)盟，形成完整的服務(wù)體驗(yàn)，以滿足各式市場(chǎng)需求。 自然人機(jī)交互體驗(yàn)是決定產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵

52、教育機(jī)器人與智能型手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、VR/AR 等創(chuàng)新產(chǎn)品的差異，體現(xiàn)在自然人機(jī)交互能力，可與真人教師或是學(xué)生實(shí)際互動(dòng)。是否存在使用障礙的自然交互體驗(yàn)，將成為檢驗(yàn)產(chǎn)品投放市場(chǎng)后成敗的關(guān)鍵。 以用戶為中心，規(guī)范產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，處理好教育機(jī)器人的社會(huì)倫理問題產(chǎn)品功能與市場(chǎng)需求的適配情況，決定使用者對(duì)教育機(jī)器人的服務(wù)體驗(yàn)與購買行為。相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)以用戶需求 又能基于社會(huì)倫理對(duì)用戶需求保持理性判斷。第七章教育機(jī)器人的發(fā)展所示。表 7-1 教育機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀整理表面向框架與內(nèi)容研究發(fā)現(xiàn)與小結(jié)市場(chǎng)產(chǎn)品提出了產(chǎn)品與分析兩大框架，可以作為廠商未來中、長期市場(chǎng)發(fā)展或產(chǎn)品研發(fā)的策略評(píng)估工具，加速教育機(jī)器人市場(chǎng)的發(fā)展。據(jù)此框架，將教育機(jī)器人產(chǎn)品整合成十二種類型。教育機(jī)器人的應(yīng)用情境涉及人群和場(chǎng)域兩個(gè)方不同人群、場(chǎng)域的應(yīng)用訴求與技術(shù)的發(fā)展成熟度，將決定教育機(jī)器人產(chǎn)品的發(fā)展方向。以網(wǎng)絡(luò)問卷和文獻(xiàn)調(diào)研兩個(gè)數(shù)據(jù)源探老人群體的需求。力圖從不同的角度了解教育機(jī)器人的各種用戶群體的需求情況， 進(jìn)而分析未來教育機(jī)器人的應(yīng)用情境。并依據(jù)技術(shù)成熟度，將其區(qū)分為 5 年內(nèi)的短期需求、5-1010 年以上的長期需求。教育需求教育機(jī)器在教學(xué)中主要扮演教師助手、教學(xué)工 支持學(xué)習(xí)過程、協(xié)助教育管理等；作為教學(xué)工具輔 助學(xué)生掌握學(xué)科知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)等；作為學(xué)習(xí) 伙伴參與學(xué)習(xí)互動(dòng)、協(xié)助時(shí)間和任務(wù)管理等。通過文