V ROKU 2010 HENRY EVANS videl robota v televízii. Bol to PR2 od robotickej spoločnosti Willow Garage a profesor robotiky Georgia Tech Charlie Kemp demonštroval, ako PR2 dokázal nájsť človeka a priniesť mu fľašu lieku. Pre väčšinu ľudí, ktorí sa v ten deň pozerali, bol PR2 o niečo viac ako novinka. Ale pre Evansa mal tento robot potenciál zmeniť život. "Predstavoval som si PR2 ako náhradu môjho tela," hovorí Evans. "Predstavoval som si, že to použijem ako spôsob, ako znova manipulovať s mojím fyzickým prostredím po rokoch, keď som len ležal v posteli."
Osem rokov predtým, vo veku 40 rokov, Henry pracoval ako finančný riaditeľ v Silicon Valley, keď utrpel záchvat podobný mŕtvici spôsobený vrodenou chybou a cez noc sa z neho stal nehovoriaci človek s kvadruplégiou. "Jedného dňa som mal 6'4", 200 libier. výkonný riaditeľ,“ napísal Evans na svojom blogu v roku 2006. „Vždy som bol prudko nezávislý, pravdepodobne na vine. Jedným ťahom som sa stal úplne závislým na všetkom... Každú jednu vec, ktorú chcem urobiť, musím požiadať niekoho iného, aby to urobil, a spoliehať sa na to, že to urobí." Evans dokáže hýbať očami, hlavou a krkom a mierne hýbať ľavým palcom. Dokáže ovládať počítač Kurzor pomocou pohybov hlavy a klávesnice na obrazovke písal rýchlosťou približne 15 slov za minútu, čím komunikoval s IEEE Spectrum pre tento príbeh.
Henry Evans sa v roku 2012 oholí za asistencie robota PR2.
Po kontakte s Kempom v Georgia Tech av spolupráci s Willow Garage začali Evans a jeho manželka Jane spolupracovať s robotikmi na projekte s názvom Robots for Humanity. Cieľom bolo nájsť spôsoby, ako ľuďom so zdravotným postihnutím rozšíriť nezávislosť, pomôcť im a čo je dôležité aj ich opatrovateľom žiť lepší a plnohodnotnejší život. PR2 bola prvou z mnohých asistenčných technológií vyvinutých prostredníctvom Robots for Humanity a Henry bol nakoniec schopný použiť robota, aby si (okrem iného) pomohol oholiť a poškriabať si svoje svrbenie prvýkrát za desať rokov.
„Roboty sú pre mňa vždy sci-fi,“ povedala mi Jane Evansová. "Keď som prvýkrát začal túto cestu s Henrym, nikdy mi nenapadlo, že budem mať vo svojom dome robota. Henrymu som však povedal: 'Som pripravený vziať s tebou toto dobrodružstvo.' Každý potrebuje v živote zmysel. Henry tento zmysel stratil, keď uviazol vo svojom tele, a vidieť ho prijať nový cieľ – ktorý vrátil môjmu manželovi život.“
Henry zdôrazňuje, že asistenčné zariadenie musí nielen zvýšiť nezávislosť postihnutej osoby, ale aj uľahčiť život opatrovateľa. "Opatrovatelia sú veľmi zaneprázdnení a nemajú záujem o technológie (a často ani vlohy pre)," vysvetľuje. "Takže ak to nie je úplne jednoduché nastaviť a neušetrí im to zmysluplné množstvo času, jednoducho si to nezvyknú."
Aj keď mal PR2 veľký potenciál, bol príliš veľký, príliš drahý a príliš technický na bežné používanie v reálnom svete. „Stálo to 400 dolárov,000,“ spomína Jane. "Vážil 400 libier. Ak by narazil do vecí, mohol by zničiť náš dom! Ale uvedomil som si, že PR2 je ako prvé počítače - a ak je toto potrebné na to, aby sme sa naučili, ako niekomu pomôcť, stojí to za to."
Pre Henryho a Jane bol PR2 skôr výskumným projektom ako užitočným nástrojom. Bolo to rovnaké pre Kemp na Georgia Tech – robot tak nepraktický ako PR2 nikdy nemohol mať priamy vplyv mimo výskumného kontextu. A Kemp mal väčšie ambície. „Hneď od začiatku sme sa snažili preniesť našich robotov do skutočných domovov a komunikovať so skutočnými ľuďmi,“ hovorí. Na to s PR2 bola potrebná asistencia tímu skúsených robotikov a nákladného auta s elektricky ovládanou zdvíhacou bránou. Po ôsmich rokoch projektu Robots for Humanity stále nemali robota, ktorý by bol dostatočne praktický na to, aby ho ľudia ako Henry a Jane skutočne používali. "Zistil som, že je to neuveriteľne frustrujúce," spomína Kemp.
V roku 2016 začal Kemp pracovať na návrhu nového robota. Robot by využil roky pokrokov v hardvéri a výpočtovom výkone, aby robil veľa vecí, ktoré dokáže PR2, ale spôsobom, ktorý je jednoduchý, bezpečný a cenovo dostupný. Kemp našiel spriaznenú dušu v Aaronovi Edsingerovi, ktorý rovnako ako Kemp získal titul Ph.D. na MIT pod vedením Rodneyho Brooksa. Edsinger potom spoluzakladal robotický startup, ktorý v roku 2013 odkúpila spoločnosť Google. „Bol by som frustrovaný zložitosťou robotov, ktoré sa stavajú na manipuláciu v domácom prostredí a okolo ľudí,“ hovorí Edsinger. "[Kempov nápad] vyriešil veľa problémov elegantným spôsobom." V roku 2017 Kemp a Edsinger založili Hello Robot, aby svoju víziu zrealizovali.
Robot, ktorého Kemp a Edsinger navrhli, sa volá Stretch. Je malý a ľahký, ľahko ho presúva jedna osoba. A s komerčnou cenou 20 USD000 predstavuje Stretch len malý zlomok ceny PR2. Nižšia cena je spôsobená jednoduchosťou Stretch – má jedno rameno s dostatočným počtom stupňov voľnosti, ktoré mu umožňujú pohybovať sa hore a dole a vysúvať a zasúvať, spolu so zápästným kĺbom, ktorý sa ohýba dopredu a dozadu. Uchopovač na konci ramena je založený na populárnom (a lacnom) pomocnom uchopovacom nástroji, ktorý Kemp našiel na Amazone. Snímanie je zamerané na funkčné požiadavky so základným vyhýbaním sa prekážkam pre základňu spolu s hĺbkovou kamerou na otočnej a naklápacej hlave v hornej časti robota. Stretch je tiež schopný vykonávať základné úlohy autonómne, ako je uchopenie predmetov a pohyb z miestnosti do miestnosti.
Tento minimalistický prístup k mobilnej manipulácii má výhody nad rámec toho, aby bol Stretch cenovo dostupný. Ručné ovládanie robotov môže byť náročné a každý ďalší kĺb pridáva ďalšiu zložitosť. Dokonca aj pre používateľov bez zdravotného postihnutia môže byť riadenie robota s mnohými rôznymi stupňami voľnosti pomocou klávesnice alebo hernej podložky zdĺhavé a vyžaduje značné skúsenosti, aby to dobre fungovalo. Jednoduchosť aplikácie Stretch z nej môže urobiť praktickejší nástroj ako roboty s viacerými senzormi alebo stupňami voľnosti, najmä pre začínajúcich používateľov alebo pre používateľov s poruchami, ktoré môžu obmedzovať ich interakciu s robotom.
Robot Stretch pod vedením Henryho Evansa pomáha jeho manželke Jane s prípravou jedla a upratovaním.
„Najdôležitejšou vecou, ktorú Stretch robí pre pacienta, je dať jeho životu zmysel,“ vysvetľuje Jane Evans. "To sa premieta do toho, že prispievate k určitým činnostiam, vďaka ktorým funguje dom, takže sa necítia bezcenní. Stretch môže odbremeniť opatrovateľa, aby mohol tráviť viac času s pacientom." Henry si je veľmi dobre vedomý tejto záťaže, a preto sa so Stretchom zameriava na „všedné, opakujúce sa úlohy, ktoré inak zaberajú opatrovateľovi čas“.
Vy Nguyen je pracovná terapeutka, ktorá spolupracuje s Hello Robot na integrácii Stretcha do role opatrovateľky. S grantom na výskum inovácií v malých podnikoch vo výške 2,5 milióna dolárov od National Institutes of Health a v spolupráci s Wendy Rogersovou z University of Illinois Urbana-Champaign a Mayou Cakmak z University of Washington pomáha Nguyen nájsť spôsoby, ako môže byť Stretch užitočný. Evansov každodenný život.
Existuje veľa úloh, ktoré môžu byť pre pacienta frustrujúce, keď sa spolieha na opatrovateľa, hovorí Nguyen. Henry niekoľkokrát za hodinu trpí svrbením, ktoré sa nemôže poškriabať a ktoré opisuje ako vyčerpávajúce. Namiesto toho, aby musel Henry požiadať Jane o pomoc, môže namiesto toho nechať Stretcha, aby zobral škrabací nástroj a použil robota, aby si tie svrbenie poškrabal sám. Aj keď sa to môže zdať ako relatívne maličkosť, pre Henryho to má obrovský význam, pretože zlepšuje kvalitu jeho života a zároveň znižuje jeho závislosť od rodiny a opatrovateľov. „Stretch dokáže preklenúť priepasť medzi vecami, ktoré Henry robil pred mozgovou príhodou, a vecami, o ktoré sa snaží teraz, tým, že mu umožní dosiahnuť svoje každodenné aktivity a osobné ciele iným a prispôsobivým spôsobom prostredníctvom robota,“ vysvetľuje Nguyen. "Stretch sa stáva predĺžením samotného Henryho."
Toto je jedinečná vlastnosť mobilného robota, ktorá ho robí obzvlášť cenným pre ľudí so zdravotným postihnutím: Stretch dáva Henrymu vlastnú agentúru vo svete, ktorá otvára možnosti, ktoré ďaleko presahujú tradičnú pracovnú terapiu. "Výskumníci sú veľmi kreatívni a našli niekoľko použití pre Stretch, ktoré by som si nikdy nepredstavoval," poznamenáva Henry. Prostredníctvom Stretch mohol Henry hrať poker so svojimi priateľmi bez toho, aby sa musel spoliehať na tímového kolegu, ktorý bude s jeho kartami manipulovať. Môže poslať recepty do tlačiarne, získať ich a priniesť ich Jane do kuchyne, keď varí. Môže pomôcť Jane doručiť jedlo, upratať jej riad a dokonca dopraviť kôš bielizne do práčovne. Jednoduché úlohy, ako sú tieto, sú možno najzmysluplnejšie, hovorí Jane. "Ako prinútite toho človeka, aby sa cítil, že to, čo prispieva, je dôležité a hodnotné? Videl som, že Stretch to dokázal využiť. To je obrovské."
Jedného dňa Henry použil Stretch, aby dal Jane ružu. Predtým hovorí: "Vždy, keď mi zbieral kvety, ďakujem Henrymu spolu s opatrovateľkou. Ale keď mi Henry podal ružu cez Stretch, nebol nikto iný, komu by som mohol poďakovať. jeho tvár, keď mi podával tú ružu, bola neuveriteľná."
Henry tiež dokázal použiť Stretch na interakciu so svojou trojročnou vnučkou, ktorá nie je dosť stará na to, aby pochopila jeho postihnutie a predtým ho videla, hovorí Jane, ako niečo ako kus nábytku. Prostredníctvom Stretch si Henry mohol zahrať basketbal a bowling so svojou vnučkou, ktorá ho volá „Papa Wheelie“. "Vie, že je to Henry," hovorí Nguyen, "a robot jej pomohol vidieť ho ako človeka, ktorý sa s ňou môže hrať a baviť sa s ňou veľmi cool spôsobom."
Osoba, ktorá najviac pracuje na premene Stretch na praktický nástroj, je Henry. To znamená „tlačiť robota na jeho hranice, aby videl, čo všetko dokáže,“ hovorí. Zatiaľ čo Stretch je fyzicky schopný robiť veľa vecí (a Henry tieto schopnosti rozšíril o navrhnutie vlastného príslušenstva pre robota), jednou z najväčších výziev pre používateľa je nájsť správny spôsob, ako povedať robotovi, ako presne má robiť to, čo chcete. robiť.
Henry spolupracoval s výskumníkmi na vývoji vlastného grafického používateľského rozhrania, aby bolo manuálne ovládanie Stretch jednoduchšie, s viacerými zobrazeniami kamier a veľkými tlačidlami na obrazovke. Ale potenciál Stretch pre čiastočne alebo úplne autonómnu prevádzku je v konečnom dôsledku tým, čo urobí robota najúspešnejším. Robot sa spolieha na „veľmi špecifický druh autonómie, nazývaný asistenčná autonómia,“ vysvetľuje Jane. "To znamená, že Henry ovláda robota, ale robot Henrymu uľahčuje robiť to, čo chce." Napríklad zdvihnutie jeho škrabacieho nástroja je pri manuálnom ovládaní zdĺhavé a časovo náročné, pretože robot musí byť presunutý presne do správnej polohy, aby nástroj uchopil. Pomocná autonómia dáva Henrymu kontrolu na vyššej úrovni, takže môže nasmerovať Stretch, aby sa sám posunul do správnej polohy. Stretch má teraz ponuku vopred zaznamenaných pohybových podprogramov, z ktorých si Henry môže vybrať. "Dokážem trénovať robota, aby vykonal sériu pohybov rýchlo, ale stále mám úplnú kontrolu nad tým, aké pohyby sú," hovorí.
Henry dodáva, že dostať asistenčnú autonómiu robota do bodu, kedy bude funkčný a ľahko použiteľný, je momentálne najväčšou výzvou. Stretch sa dokáže autonómne pohybovať po dome a spoľahlivo ovládať aj rameno a chápadlo. Je však potrebné urobiť viac práce na poskytovaní jednoduchých rozhraní (ako je ovládanie hlasom) a na zabezpečení toho, aby sa robot dal ľahko zapnúť a aby sa neočakávane sám nevypol. Ide predsa len o výskum hardvéru. Keď sa vyriešia problémy s autonómiou, rozhraniami a spoľahlivosťou, Henry hovorí, „konverzácia sa zmení na otázky týkajúce sa nákladov.“
Henry Evans používa robota Stretch, aby sa nakŕmil miešanými vajíčkami.
Cena 20 $000 za robota je značná a otázkou je, či sa Stretch môže stať dostatočne užitočným na to, aby ospravedlnil jeho cenu pre ľudí s kognitívnymi a fyzickými poruchami. „Budeme pokračovať v iteráciách, aby bol Stretch cenovo dostupnejší,“ hovorí Charlie Kemp z Hello Robot. "Chceme vyrábať roboty pre domácnosť, ktoré môžu používať všetci, a vieme, že cenová dostupnosť je požiadavka pre väčšinu domácností."
Ale aj pri súčasnej cene, ak Stretch dokáže v niektorých situáciách znížiť potrebu ľudského opatrovateľa, robot na seba začne doplácať. Ľudská starostlivosť je veľmi drahá – celoštátny priemer je viac ako 5 $000 mesačne za domáceho zdravotného asistenta, ktorý je jednoducho nedostupný pre mnohých ľudí, a robota, ktorý by mohol znížiť potrebu ľudskej starostlivosti o niekoľko hodín týždeň by sa splatil v priebehu niekoľkých rokov. A to neberie do úvahy hodnotu starostlivosti, ktorú poskytujú príbuzní. Dokonca aj v prípade Evansovcov, ktorí majú najatú opatrovateľku, pripadá veľká časť každodennej starostlivosti o Henryho Jane. Toto je bežná situácia, v ktorej sa rodiny ocitnú, a v tejto situácii môže byť Stretch obzvlášť nápomocný: tým, že ľuďom ako Henry umožní riadiť viac vlastných potrieb bez toho, aby sa museli spoliehať výlučne na pomoc niekoho iného.
Henry Evans používa svoje vlastné grafické používateľské rozhranie na ovládanie robota Stretch, aby zdvihol uterák,
vložte uterák do koša na bielizeň a potom odtiahnite kôš na bielizeň do práčovne.
Stretch má stále niekoľko významných obmedzení. Robot dokáže zdvihnúť len asi 2 kilogramy, takže nemôže manipulovať napríklad s Henryho telom alebo končatinami. Taktiež nemá možnosť ísť hore a dole po schodoch, nie je určený na to, aby vyšiel von a stále si vyžaduje veľa technických zásahov. A nech sa Stretch (alebo roboti ako Stretch) stanú akokoľvek schopnými, Jane Evans si je istá, že nikdy nebudú schopní nahradiť ľudských opatrovateľov a ani by to nechcela. "Je to pohľad do očí z jednej osoby na druhú," hovorí. "Sú to slová, ktoré z teba vychádzajú, emócie. Ľudský dotyk je taký dôležitý. To pochopenie, ten súcit - robot to nemôže nahradiť."
Stretch môže byť stále ďaleko od toho, aby sa stal spotrebiteľským produktom, ale určite je oň záujem, hovorí Nguyen. "Hovoril som s inými ľuďmi, ktorí majú paralýzu, a chceli by, aby Stretch podporil ich nezávislosť a znížil množstvo pomoci, o ktorú často žiadajú svojich opatrovateľov." Možno by sme mali posudzovať užitočnosť asistenčného robota nie podľa úloh, ktoré môže vykonávať pre pacienta, ale skôr podľa toho, čo robot predstavuje pre tohto pacienta a pre jeho rodinu a opatrovateľov. Skúsenosti Henryho a Jane ukazujú, že aj robot s obmedzenými schopnosťami môže mať na používateľa obrovský vplyv. Keď budú roboty schopnejšie, tento vplyv sa bude len zvyšovať.
"Určite vidím, že roboti ako Stretch sú v ľudských domovoch," hovorí Jane. "Kedy, je otázka? Nemám pocit, že je to celé veky ďaleko. Myslím, že sa blížime." Užitoční domáci roboti nemôžu prísť dosť skoro, ako nám pripomína Jane: "Všetci tam raz budeme, nejakým spôsobom, formou alebo formou." Ľudská spoločnosť rýchlo starne. Väčšina z nás bude nakoniec potrebovať nejakú pomoc pri každodenných činnostiach a predtým budeme pomáhať našim priateľom a rodine. Roboty majú potenciál zmierniť túto záťaž pre každého.
A pre Henryho Evansa, Stretch už robí rozdiel. "Hovorí sa, že posledná vec, ktorá zomrie, je nádej," hovorí Henry. "Pre ťažko zdravotne postihnutých, pre ktorých sa zázračné objavy v medicíne v našich životoch nezdajú uskutočniteľné, sú roboty najlepšou nádejou na významnú nezávislosť."
Článok je reprodukovaný na webovej stránke:https://spectrum.ieee.org/stretch-assistive-robot