V ROCE 2010 HENRY EVANS viděl robota v televizi. Byl to PR2 od robotické společnosti Willow Garage a profesor robotiky Georgia Tech Charlie Kemp předváděl, jak PR2 dokázal najít osobu a přinést jí láhev léku. Pro většinu lidí, kteří toho dne sledovali, byl PR2 jen o málo víc než novinkou. Ale pro Evanse měl robot potenciál změnit život. "Představoval jsem si PR2 jako náhradu mého těla," říká Evans. "Představoval jsem si, že to použiji jako způsob, jak znovu manipulovat se svým fyzickým prostředím po letech, kdy jsem jen ležel v posteli."
O osm let dříve, ve věku 40 let, Henry pracoval jako finanční ředitel v Silicon Valley, když utrpěl záchvat podobný mrtvici způsobený vrozenou vadou a přes noc se z něj stal nemluvící člověk s kvadruplegií. "Jednoho dne jsem byl 6'4", 200 lb. manažer,“ napsal Evans na svém blogu v roce 2006. „Vždy jsem byl zuřivě nezávislý, pravděpodobně na vině. Jedním tahem jsem se stal úplně závislým na všem…. Každou jednotlivou věc, kterou chci udělat, musím požádat někoho jiného, aby to udělal, a spoléhat se na to, že to udělá." Evans je schopen hýbat očima, hlavou a krkem a mírně pohybovat levým palcem. Dokáže ovládat počítač. kurzor pomocí pohybů hlavy a klávesnice na obrazovce k psaní rychlostí asi 15 slov za minutu, což je způsob, jakým komunikoval s IEEE Spectrem pro tento příběh.
Henry Evans se v roce 2012 oholí za asistence robota PR2.
Poté, co se Evans a jeho žena Jane dostali do kontaktu s Kempem na Georgia Tech, a ve spolupráci s Willow Garage, začali spolupracovat s robotiky na projektu nazvaném Robots for Humanity. Cílem bylo najít způsoby, jak lidem s postižením rozšířit samostatnost, pomoci jim a co je důležité i jejich pečovatelům žít lepší a plnohodnotnější život. PR2 byla první z mnoha asistenčních technologií vyvinutých prostřednictvím Robots for Humanity a Henry byl nakonec schopen použít robota, aby si (mimo jiné) pomohl oholit se a poškrábat si své vlastní svědění poprvé za deset let.
"Roboti jsou něco, co pro mě bylo vždy sci-fi," řekla mi Jane Evansová. "Když jsem poprvé začal tuto cestu s Henrym, nikdy mě nenapadlo, že budu mít ve svém domě robota. Ale řekl jsem Henrymu: 'Jsem připraven vzít s tebou toto dobrodružství." Každý potřebuje v životě smysl. Henry tento smysl ztratil, když uvízl ve svém těle, a vidět, jak přijímá nový smysl – to vrátilo mému manželovi život.“
Henry zdůrazňuje, že asistenční zařízení musí nejen zvýšit nezávislost postižené osoby, ale také usnadnit život pečovatele. „Pečovatelé jsou velmi zaneprázdněni a nemají zájem o technologie (a často pro ně nemají ani vlohy,“ vysvětluje. "Takže pokud to není smrtelně jednoduché nastavit a neušetří jim to smysluplné množství času, velmi jednoduše si to nezvyknou."
Zatímco PR2 měl velký potenciál, byl příliš velký, příliš drahý a příliš technický pro běžné použití v reálném světě. "Stálo to 400 $,000," vzpomíná Jane. "Vážil 400 liber. Mohl by zničit náš dům, kdyby se dostal do věcí! Ale uvědomil jsem si, že PR2 je jako první počítače - a pokud je tohle to, co je potřeba k tomu, abychom se naučili, jak někomu pomoci, stojí to za to."
Pro Henryho a Jane byl PR2 spíše výzkumným projektem než užitečným nástrojem. Pro Kempa na Georgia Tech to bylo stejné – robot tak nepraktický jako PR2 nikdy nemohl mít přímý dopad mimo výzkumný kontext. A Kemp měl větší ambice. "Hned od začátku jsme se snažili vzít naše roboty do skutečných domovů a komunikovat se skutečnými lidmi," říká. K tomu s PR2 byla zapotřebí pomoc týmu zkušených robotiků a nákladního automobilu s elektricky ovládanou zvedací bránou. Po osmi letech projektu Robots for Humanity stále neměli robota, který by byl dostatečně praktický, aby ho lidé jako Henry a Jane mohli skutečně používat. "Přišlo mi to neuvěřitelně frustrující," vzpomíná Kemp.
V roce 2016 začal Kemp pracovat na návrhu nového robota. Robot by využil roky pokroků v hardwaru a výpočetním výkonu, aby mohl dělat mnoho věcí, které mohl PR2, ale způsobem, který by byl jednoduchý, bezpečný a dostupný. Kemp našel spřízněnou duši v Aaronu Edsingerovi, který stejně jako Kemp získal titul Ph.D. na MIT pod vedením Rodneyho Brookse. Edsinger poté spoluzaložil robotický startup, který v roce 2013 koupil Google. „Byl jsem frustrovaný složitostí robotů, kteří jsou stavěni pro manipulaci v domácím prostředí a kolem lidí,“ říká Edsinger. "[Kempův nápad] vyřešil spoustu problémů elegantním způsobem." V roce 2017 Kemp a Edsinger založili Hello Robot, aby svou vizi uskutečnili.
Robot, kterého Kemp a Edsinger navrhli, se jmenuje Stretch. Je malý a lehký, snadno přemístitelný jednou osobou. A s komerční cenou 20 USD000 představuje Stretch nepatrný zlomek ceny PR2. Nižší cena je způsobena jednoduchostí Stretch – má jediné rameno s dostatkem volnosti, aby se mohl pohybovat nahoru a dolů a vysouvat a zatahovat, spolu s kloubem na zápěstí, který se ohýbá tam a zpět. Chapadlo na konci paže je založeno na populárním (a levném) pomocném uchopovacím nástroji, který Kemp našel na Amazonu. Snímání je zaměřeno na funkční požadavky se základním vyhýbáním se překážkám pro základnu spolu s hloubkovou kamerou na otočné a naklápěcí hlavě v horní části robota. Stretch je také schopen provádět základní úkoly autonomně, jako je uchopení předmětů a přesun z místnosti do místnosti.
Tento minimalistický přístup k mobilní manipulaci má výhody nad rámec toho, aby byl Stretch dostupný. Ruční ovládání robotů může být obtížné a každý další kloub přidává další složitost. Dokonce i pro nepostižené uživatele může být řízení robota s mnoha různými stupni volnosti pomocí klávesnice nebo herní podložky zdlouhavé a vyžaduje značné zkušenosti, aby to fungovalo dobře. Jednoduchost Stretch z něj může udělat praktičtější nástroj než roboti s více senzory nebo stupni volnosti, zejména pro začínající uživatele nebo pro uživatele s postižením, které může omezovat jejich schopnost interakce s robotem.
Robot Stretch pod kontrolou Henryho Evanse pomáhá jeho ženě Jane s přípravou jídla a úklidem.
„Nejdůležitější věcí, kterou Stretch pro pacienta dělá, je dát jeho životu smysl,“ vysvětluje Jane Evans. "To se promítá do přispění k určitým činnostem, které zajišťují chod domu, takže se necítí bezcenní. Stretch může zmírnit část zátěže pečovatele, takže pečovatel může trávit více času s pacientem." Henry si je této zátěže velmi dobře vědom, a proto se s Stretchem zaměřuje na „všední, opakující se úkoly, které jinak pečovateli zabírají čas“.
Vy Nguyen je pracovní terapeut, který spolupracuje s Hello Robot na integraci Stretche do pečovatelské role. S grantem 2,5 milionu USD na výzkum inovací pro malé podniky od National Institutes of Health a ve spolupráci s Wendy Rogers z University of Illinois Urbana-Champaign a Mayou Cakmak z University of Washington pomáhá Nguyen najít způsoby, jak může být Stretch užitečný. každodenní život Evansových.
Existuje mnoho úkolů, které mohou být pro pacienta frustrující, když je závislý na pečovateli, říká Nguyen. Henry několikrát za hodinu trpí svěděním, které se nemůže poškrábat a které popisuje jako vysilující. Namísto toho, aby musel Henry požádat o pomoc Jane, může místo toho nechat Stretch, aby vzal škrabací nástroj a použil robota, aby si ty svědění poškrábal sám. I když se to může zdát jako relativně maličkost, pro Henryho je to nesmírně smysluplné, protože zlepšuje kvalitu jeho života a zároveň snižuje jeho závislost na rodině a pečovatelích. „Stretch dokáže překlenout propast mezi věcmi, které Henry dělal před mozkovou příhodou, a věcmi, o které touží nyní, tím, že mu umožní dosáhnout jeho každodenních aktivit a osobních cílů jiným a přizpůsobivým způsobem prostřednictvím robota,“ vysvětluje Nguyen. "Stretch se stává prodloužením samotného Henryho."
Toto je jedinečná vlastnost mobilního robota, díky které je zvláště cenný pro lidi s postižením: Stretch poskytuje Henrymu vlastní agenturu na světě, která otevírá možnosti, které dalece přesahují tradiční pracovní terapii. "Výzkumníci jsou velmi kreativní a našli několik využití pro Stretch, které by mě nikdy nenapadlo," poznamenává Henry. Prostřednictvím Stretch mohl Henry hrát poker se svými přáteli, aniž by se musel spoléhat na spoluhráče, který mu bude zpracovávat karty. Může poslat recepty do tiskárny, získat je a přinést Jane do kuchyně, když vaří. Může pomoci Jane doručit jídlo, uklidit jí nádobí a dokonce dopravit koš prádla do prádelny. Jednoduché úkoly, jako jsou tyto, jsou možná nejsmysluplnější, říká Jane. "Jak to, že ten člověk má pocit, že to, co přispívá, je důležité a užitečné? Viděl jsem, že Stretch toho dokázal využít. To je obrovské."
Jednoho dne Henry použil Stretch, aby dal Jane růži. Předtím říká: "Pokaždé, když mi trhal květiny, děkuji Henrymu spolu s pečovatelem. Ale když mi Henry předal růži přes Stretch, nebyl nikdo jiný, kdo by mohl poděkovat, než jemu. jeho tvář, když mi podával tu růži, byla neuvěřitelná."
Henry také dokázal použít Stretch k interakci se svou tříletou vnučkou, která není dost stará na to, aby pochopila jeho postižení, a dříve ho viděla, říká Jane, jako něco jako kus nábytku. Prostřednictvím Stretch byl Henry schopen hrát malé hry basketbalu a bowlingu se svou vnučkou, která mu říká „Papa Wheelie“. "Ví, že je to Henry," říká Nguyen, "a robot jí pomohl vidět ho jako člověka, který si s ní může hrát a bavit se s ní velmi cool způsobem."
Osoba, která nejvíce pracuje na přeměně Stretch v praktický nástroj, je Henry. To znamená „dotlačit robota k jeho limitům, aby viděl, co všechno dokáže,“ říká. Zatímco Stretch je fyzicky schopen dělat mnoho věcí (a Henry tyto schopnosti rozšířil tím, že pro robota navrhl vlastní příslušenství), jednou z největších výzev pro uživatele je najít správný způsob, jak robotovi sdělit, jak přesně má dělat, co chcete. dělat.
Henry spolupracoval s výzkumníky na vývoji vlastního grafického uživatelského rozhraní, které usnadňuje manuální ovládání Stretch, s více pohledy z kamer a velkými tlačítky na obrazovce. Ale potenciál Stretch pro částečně nebo plně autonomní provoz je nakonec tím, co udělá robota nejúspěšnějším. Robot se spoléhá na „velmi zvláštní druh autonomie, nazývaný asistenční autonomie,“ vysvětluje Jane. "To znamená, že Henry ovládá robota, ale robot Henrymu usnadňuje dělat to, co chce." Například zvednutí jeho škrabacího nástroje je při ručním ovládání zdlouhavé a zdlouhavé, protože robot musí být přemístěn přesně do správné polohy, aby nástroj uchopil. Asistenční autonomie poskytuje Henrymu kontrolu na vyšší úrovni, takže může nasměrovat Stretch, aby se sám posunul do správné pozice. Stretch má nyní nabídku předem nahraných pohybových podprogramů, ze kterých si Henry může vybrat. "Mohu trénovat robota, aby provedl řadu pohybů rychle, ale stále mám naprostou kontrolu nad tím, jaké pohyby jsou," říká.
Henry dodává, že dostat asistenční autonomii robota do bodu, kdy bude funkční a snadno použitelný, je v současnosti největší výzvou. Stretch dokáže autonomně procházet domem a spolehlivě lze ovládat i paži a chapadlo. Je však třeba udělat více práce na poskytování jednoduchých rozhraní (jako je hlasové ovládání) a na zajištění toho, aby se robot dal snadno zapnout a aby se neočekávaně sám nevypnul. Koneckonců je to stále výzkumný hardware. Jakmile budou vyřešeny problémy s autonomií, rozhraními a spolehlivostí, Henry říká, "konverzace se stočí k otázkám nákladů."
Henry Evans používá robota Stretch, aby se krmil míchanými vejci.
Cena 20 $000 za robota je značná a je otázkou, zda se Stretch může stát dostatečně užitečným, aby ospravedlnil jeho cenu pro lidi s kognitivními a fyzickými poruchami. „Budeme pokračovat v opakování, aby byl Stretch dostupnější,“ říká Charlie Kemp z Hello Robot. "Chceme vyrábět roboty pro domácnost, které bude moci používat každý, a víme, že cenová dostupnost je požadavkem pro většinu domácností."
Ale i za svou současnou cenu platí, že pokud Stretch dokáže v některých situacích snížit potřebu lidského pečovatele, robot na sebe začne doplácet. Lidská péče je velmi drahá – celostátní průměr je přes 5 $000 měsíčně za domácího zdravotního asistenta, který je pro mnoho lidí jednoduše nedostupný, a robota, který by mohl snížit potřebu lidské péče o několik hodin týden by se sám zaplatil během několika let. A to nebere v úvahu hodnotu péče poskytované příbuznými. Dokonce i pro Evansovy, kteří mají najatou pečovatelku, je velká část každodenní péče o Henryho Jane. Toto je běžná situace, ve které se rodiny ocitají, a také zde může být Stretch obzvláště užitečný: tím, že lidem jako Henry umožní spravovat více vlastních potřeb, aniž by se museli spoléhat výhradně na pomoc někoho jiného.
Henry Evans používá své vlastní grafické uživatelské rozhraní k ovládání robota Stretch, aby zvedl ručník,
vložte ručník do koše na prádlo a poté koš odtáhněte do prádelny.
Stretch má stále některá významná omezení. Robot dokáže zvednout jen asi 2 kilogramy, takže nemůže manipulovat například s Henryho tělem nebo končetinami. Nemá také možnost vyjít a sestoupit po schodech, není navržena pro výstup ven a stále vyžaduje mnoho technických zásahů. A bez ohledu na to, jak schopnými se Stretch (nebo roboti jako Stretch) stane, Jane Evans si je jistá, že nikdy nebudou schopni nahradit lidské pečovatele, ani by si to nepřála. "Je to pohled do očí z jedné osoby na druhou," říká. "Jsou to slova, která z tebe vycházejí, emoce. Lidský dotek je tak důležitý. To porozumění, ten soucit - robot to nemůže nahradit."
Stretch může mít stále ještě daleko k tomu, aby se stal spotřebitelským produktem, ale určitě je o něj zájem, říká Nguyen. "Mluvil jsem s dalšími lidmi, kteří trpí paralýzou, a oni by chtěli, aby Stretch podpořil jejich nezávislost a snížil množství pomoci, o kterou často žádají své pečovatele." Možná bychom měli posuzovat užitečnost asistenčního robota ne podle úkolů, které může pro pacienta vykonávat, ale spíše podle toho, co robot představuje pro tohoto pacienta a pro jeho rodinu a pečovatele. Zkušenosti Henryho a Jane ukazují, že i robot s omezenými schopnostmi může mít na uživatele obrovský dopad. Jak budou roboti schopnější, bude tento dopad jen narůstat.
"Určitě vidím, že roboti jako Stretch jsou v domovech lidí," říká Jane. "Kdy, je otázka? Nemám pocit, že by to bylo eons pryč. Myslím, že se blížíme." Užitečné domácí roboty nemohou přijít dost brzy, jak nám Jane připomíná: "Všichni tam jednoho dne budeme, nějakým způsobem, formou nebo formou." Lidská společnost rychle stárne. Většina z nás bude nakonec potřebovat nějakou pomoc s činnostmi každodenního života a do té doby budeme pomáhat svým přátelům a rodině. Roboti mají potenciál tuto zátěž ulehčit všem.
A pro Henryho Evanse už Stretch znamená rozdíl. "Říká se, že poslední věc, která zemře, je naděje," říká Henry. "Pro těžce zdravotně postižené, pro které se zázračné lékařské objevy v našich životech nezdají být proveditelné, jsou roboti tou nejlepší nadějí na významnou nezávislost."
Článek je reprodukován na webu:https://spectrum.ieee.org/stretch-assistive-robot