VUONNA 2010 HENRY EVANS näki robotin televisiossa. Se oli PR2, robotiikkayhtiö Willow Garagesta, ja Georgia Techin robotiikan professori Charlie Kemp esitteli kuinka PR2 pystyi paikantamaan henkilön ja tuomaan hänelle lääkepullon. Useimmille sinä päivänä katsoneille ihmisille PR2 oli vain vähän enemmän kuin uutuus. Mutta Evansille robotilla oli potentiaalia muuttaa elämää. "Kuvitin PR2:n ruumiini korvike", Evans sanoo. "Kuvitin käyttäväni sitä tapana jälleen kerran manipuloida fyysistä ympäristöäni vuosien sängyssä makaamisen jälkeen."
Kahdeksan vuotta aiemmin, 40-vuotiaana, Henry työskenteli talousjohtajana Piilaaksossa, kun hän sai aivohalvauksen kaltaisen hyökkäyksen, jonka aiheutti syntymävika, ja hänestä tuli yhdessä yössä puhumaton henkilö, jolla oli neliplegia. "Eräänä päivänä olin 6'4", 200 Lb. johtaja", Evans kirjoitti blogissaan vuonna 2006. "Olin aina ollut kiivaasti itsenäinen, luultavasti virheestä. Yhdellä vedolla tulin täysin riippuvaiseksi kaikesta…. Joka ikinen asia, jonka haluan tehtävän, minun täytyy pyytää jotakuta toista tekemään, ja luottaa siihen, että he tekevät sen." Evans pystyy liikuttamaan silmiään, päätään ja kaulaansa sekä liikuttamaan hieman vasenta peukaloaan. Hän osaa ohjata tietokonetta kursori käyttää pään liikkeitä ja näyttönäppäimistöä kirjoittaakseen noin 15 sanaa minuutissa, joten hän kommunikoi IEEE Spectrumin kanssa tätä tarinaa varten.
Henry Evans ajaa parranajoa PR2-robotin avulla vuonna 2012.
Otettuaan yhteyttä Kempiin Georgia Techissä ja yhteistyössä Willow Garagen kanssa Evans ja hänen vaimonsa Jane aloittivat yhteistyön robotiikkojen kanssa Robots for Humanity -projektissa. Tavoitteena oli löytää tapoja laajentaa vammaisten itsenäisyyttä, auttaa heitä ja mikä tärkeintä, heidän omaishoitajiaan elämään parempaa ja tyydyttävämpää elämää. PR2 oli ensimmäinen monista Robots for Humanityn avulla kehitetyistä aputekniikoista, ja lopulta Henry pystyi käyttämään robottia (muun muassa) auttamaan itseään ajamaan parranajoa ja raapimaan omaa kutinaansa ensimmäistä kertaa kymmeneen vuoteen.
"Robotit ovat minulle aina tieteiskirjallisuutta", Jane Evans kertoi minulle. "Kun aloitin tämän matkan Henryn kanssa, en koskaan ajatellut, että talossani olisi robotti. Mutta sanoin Henrylle: "Olen valmis ottamaan tämän seikkailun kanssasi." Jokainen tarvitsee elämälleen tarkoituksen. Henry menetti tämän tarkoituksen, kun hän joutui loukkuun kehoonsa, ja nähdä hänen omaksuvan uuden tarkoituksen - joka antoi aviomiehelleni hänen elämänsä takaisin."
Henry korostaa, että apuvälineen tulee paitsi lisätä vammaisen itsenäisyyttä, myös helpottaa hoitajan elämää. "Hoivatjat ovat erittäin kiireisiä, eikä heillä ole kiinnostusta teknologiaan (eikä useinkaan ole soveltuvuutta siihen), hän selittää. "Joten jos sen asentaminen ei ole yksinkertaista eikä se säästä heille mielekästä aikaa, se ei yksinkertaisesti totu."
Vaikka PR2:ssa oli paljon potentiaalia, se oli liian iso, liian kallis ja liian tekninen normaaliin todelliseen käyttöön. "Se maksoi 400 dollaria,000", Jane muistelee. "Se painoi 400 kiloa. Se voi tuhota talomme, jos se törmäisi asioihin! Mutta tajusin, että PR2 on kuin ensimmäiset tietokoneet - ja jos tämä on mitä tarvitaan auttamaan jotakuta, se on sen arvoista."
Henrylle ja Janelle PR2 oli pikemminkin tutkimusprojekti kuin hyödyllinen työkalu. Sama kävi Georgia Techin Kempille – PR2:n kaltaisella epäkäytännöllisellä robotilla ei koskaan voisi olla suoraa vaikutusta tutkimuskontekstin ulkopuolella. Ja Kempillä oli suurempia tavoitteita. "Alusta lähtien yritimme viedä robottejamme oikeisiin koteihin ja olla vuorovaikutuksessa oikeiden ihmisten kanssa", hän sanoo. PR2:lla sen tekeminen vaati kokeneiden robotiikkojen tiimin ja sähkökäyttöisellä nostoportilla varustetun kuorma-auton apua. Kahdeksan vuotta Robots for Humanity -projektin jälkeen heillä ei vieläkään ollut robottia, joka olisi tarpeeksi käytännöllinen Henryn ja Janen kaltaisille ihmisille. "Minusta se oli uskomattoman turhauttavaa", Kemp muistelee.
Vuonna 2016 Kemp aloitti uuden robotin suunnittelun. Robotti hyödyntäisi vuosien kehitystä laitteistossa ja laskentatehossa tehdäkseen monia asioita, joita PR2 voi tehdä, mutta tavalla, joka on yksinkertainen, turvallinen ja edullinen. Kemp löysi sukulaishengen Aaron Edsingeristä, joka Kempin tavoin oli ansainnut tohtorin tutkinnon. MIT:ssä Rodney Brooksin johdolla. Edsinger perusti sitten robotiikan startup-yrityksen, jonka Google osti vuonna 2013. "Olin turhautunut kotiympäristöissä ja ihmisten ympärillä tapahtuvaa manipulointia varten rakennettavien robottien monimutkaisuuteen", Edsinger sanoo. "[Kempin idea] ratkaisi monia ongelmia tyylikkäällä tavalla." Vuonna 2017 Kemp ja Edsinger perustivat Hello Robotin tehdäkseen visioistaan totta.
Kempin ja Edsingerin suunnittelema robotti on nimeltään Stretch. Se on pieni ja kevyt, helposti yhden henkilön siirrettävissä. Ja 20 Yhdysvaltain dollarin kaupallisella hinnalla000 Stretch on murto-osa PR2:n hinnasta. Pienemmät kustannukset johtuvat Stretchin yksinkertaisuudesta – siinä on yksi käsivarsi, jossa on juuri tarpeeksi vapausasteita, jotta se voi liikkua ylös ja alas sekä laajentaa ja vetäytyä, sekä rannenivel, joka taipuu edestakaisin. Varren päässä oleva tarrain perustuu suosittuun (ja edulliseen) apuvälineeseen, jonka Kemp löysi Amazonista. Sensing keskittyy toiminnallisiin vaatimuksiin, jalustan perusesteiden välttäminen sekä syvyyskamera robotin yläosassa olevan panorointi- ja kallistuspäässä. Stretch pystyy myös suorittamaan itsenäisesti perustehtäviä, kuten tarttumaan esineisiin ja liikkumaan huoneesta toiseen.
Tällä minimalistisella lähestymistavalla mobiilimanipulaatioon on muitakin etuja kuin Stretchin pitäminen edullisena. Robotteja voi olla vaikea hallita manuaalisesti, ja jokainen lisänivel lisää monimutkaisuutta. Jopa ei-vammaisille käyttäjille monilla eri vapausasteilla toimivan robotin ohjaaminen näppäimistön tai peliohjaimen avulla voi olla työlästä ja vaatii paljon kokemusta toimiakseen hyvin. Stretchin yksinkertaisuus voi tehdä siitä käytännöllisemmän työkalun kuin robotit, joissa on enemmän antureita tai vapausasteita, erityisesti aloitteleville käyttäjille tai käyttäjille, joilla on vammoja, jotka voivat rajoittaa heidän kykyään olla vuorovaikutuksessa robotin kanssa.
Henry Evansin ohjaama Stretch-robotti auttaa hänen vaimoaan Janea aterioiden valmistelussa ja siivouksessa.
"Tärkein asia, jonka Stretch tekee potilaan hyväksi, on antaa hänen elämälleen merkitys", Jane Evans selittää. "Se tarkoittaa, että osallistutaan tiettyihin toimiin, jotka saavat talon pyörimään, jotta ne eivät tunnu arvottomalta. Stretch voi keventää osan hoitajan taakasta, jotta hoitaja voi viettää enemmän aikaa potilaan kanssa." Henry on erittäin tietoinen tästä taakasta, minkä vuoksi hän keskittyy Stretchin kanssa "arkipäiväisiin, toistuviin tehtäviin, jotka muuten vievät hoitajalta aikaa".
Vy Nguyen on toimintaterapeutti, joka on työskennellyt Hello Robotin kanssa integroidakseen Stretchin hoitorooliin. 2,5 miljoonan dollarin Small Business Innovation Research -apurahalla National Institutes of Healthilta ja yhteistyössä Wendy Rogersin Illinoisin yliopiston Urbana-Champaignin ja Maya Cakmakin kanssa Washingtonin yliopistosta Nguyen auttaa löytämään tapoja, joilla Stretchistä voi olla hyötyä Evansien jokapäiväiseen elämään.
On monia tehtäviä, jotka voivat turhauttaa potilaan riippuvuutta hoitajasta, Nguyen sanoo. Useita kertoja tunnissa Henry kärsii kutinasta, jota hän ei voi raapia ja jota hän kuvailee heikentäväksi. Sen sijaan, että joutuisi pyytämään Janelta apua, Henry voi pyytää Stretchiä ottamaan raapimistyökalun ja raapimaan itse kutinat robotilla. Vaikka tämä saattaa tuntua suhteellisen pieneltä asialta, se on Henrylle erittäin merkityksellistä, koska se parantaa hänen elämänlaatuaan ja vähentää hänen riippuvuuttaan perheestä ja omaishoitajista. "Venytys voi kuroa siltaa niiden asioiden välillä, joita Henry teki ennen aivohalvaustaan, ja niiden asioiden välillä, joita hän haluaa tehdä nyt, antamalla hänelle mahdollisuuden suorittaa jokapäiväisiä toimintojaan ja henkilökohtaisia tavoitteitaan eri tavalla ja mukautuvalla tavalla robotin avulla", Nguyen selittää. "Stretchistä tulee Henryn itsensä jatke."
Tämä on mobiilirobotin ainutlaatuinen ominaisuus, joka tekee siitä erityisen arvokkaan vammaisille: Stretch antaa Henrylle oman toimiston maailmassa, mikä avaa mahdollisuuksia, jotka menevät paljon perinteistä toimintaterapiaa pidemmälle. "Tutkijat ovat erittäin luovia ja ovat löytäneet Stretchille useita käyttötapoja, joita en olisi koskaan kuvitellut", Henry huomauttaa. Stretchin avulla Henry on pystynyt pelaamaan pokeria ystäviensä kanssa ilman, että hänen on tarvinnut luottaa siihen, että joukkuetoveri käsittelee korttinsa. Hän voi lähettää reseptejä tulostimelle, hakea ne ja tuoda ne Janelle keittiöön, kun tämä kokkaa. Hän voi auttaa Janea toimittamaan ateriat, siivoamaan hänelle astiat ja jopa kuljettamaan pyykkikorin pesutupaan. Tällaiset yksinkertaiset tehtävät ovat ehkä kaikkein merkityksellisimpiä, Jane sanoo. "Miten saat tuon henkilön tuntemaan, että hänen panoksensa on tärkeää ja arvokasta? Näin Stretchin pystyvän hyödyntämään sitä. Se on valtavaa."
Eräänä päivänä Henry käytti Stretchiä antaakseen Janelle ruusun. Sitä ennen hän sanoo: "Joka kerta kun hän poimi kukkia minulle, kiitän Henryä yhdessä hoitajan kanssa. Mutta kun Henry ojensi minulle ruusun Stretchin kautta, kukaan muu ei voinut kiittää kuin häntä. Ja iloa Hänen kasvonsa, kun hän ojensi minulle tuon ruusun, olivat uskomattomia."
Henry on myös pystynyt käyttämään Stretchiä vuorovaikutuksessa kolmivuotiaan tyttärentytärtensä kanssa, joka ei ole vielä tarpeeksi vanha ymmärtämään vammaisuuttaan ja näki hänet aiemmin, Jane kertoo, huonekalun kaltaisena. Stretchin avulla Henry on voinut pelata pieniä koripallo- ja keilapelejä tyttärentytärtänsä kanssa, joka kutsuu häntä "Papa Wheelieksi". "Hän tietää, että se on Henry", Nguyen sanoo, "ja robotti auttoi häntä näkemään hänet ihmisenä, joka voi leikkiä hänen kanssaan ja pitää hauskaa hänen kanssaan erittäin siistillä tavalla."
Henry on henkilö, joka työskentelee eniten muuttaakseen Stretchin käytännölliseksi työkaluksi. Tämä tarkoittaa "robotin työntämistä rajoihinsa nähdäkseen kaiken, mitä se voi tehdä", hän sanoo. Vaikka Stretch pystyy fyysisesti tekemään monia asioita (ja Henry on laajentanut näitä ominaisuuksia suunnittelemalla mukautettuja lisävarusteita robotille), yksi käyttäjän suurimmista haasteista on löytää oikea tapa kertoa robotille, kuinka hän tekee mitä haluat. tehdä.
Henry kehitti yhteistyössä tutkijoiden kanssa oman graafisen käyttöliittymän, joka helpottaa Stretchin manuaalista hallintaa useiden kameranäkymien ja suurien näytön painikkeiden avulla. Mutta Stretchin mahdollisuudet osittain tai täysin autonomiseen toimintaan tekevät robotista menestyneimmän. Robotti luottaa "erittäin erityiseen autonomiaan, jota kutsutaan avustavaksi autonomiaksi", Jane selittää. "Toisin sanoen Henry hallitsee robottia, mutta robotti tekee Henrylle helpommaksi tehdä mitä hän haluaa." Esimerkiksi hänen raapimistyökalunsa nostaminen on työlästä ja aikaa vievää manuaalisessa ohjauksessa, koska robotti on siirrettävä täsmälleen oikeaan asentoon, jotta työkaluun tartutaan. Assistiivinen autonomia antaa Henrylle korkeamman tason hallinnan, jotta hän voi ohjata Stretchiä siirtymään oikeaan asentoon itsestään. Stretchillä on nyt valikko ennalta tallennettuja liikealirutiineja, joista Henry voi valita. "Voin kouluttaa robotin suorittamaan useita liikkeitä nopeasti, mutta hallitsen silti täysin, mitä nuo liikkeet ovat", hän sanoo.
Henry lisää, että robotin avustavan autonomian saaminen siihen pisteeseen, jossa se on toimiva ja helppokäyttöinen, on tällä hetkellä suurin haaste. Stretch voi navigoida itsenäisesti talon läpi, ja myös käsivartta ja tarttujaa voidaan ohjata luotettavasti. Mutta enemmän työtä on tehtävä yksinkertaisten käyttöliittymien (kuten ääniohjauksen) tarjoamiseksi ja sen varmistamiseksi, että robotti on helppo käynnistää eikä sammuta itsestään yllättäen. Se on loppujen lopuksi edelleen tutkimuslaitteistoa. Kun autonomiaan, käyttöliittymiin ja luotettavuuteen liittyvät haasteet on käsitelty, Henry sanoo, "keskustelu kääntyy kustannuskysymyksiin."
Henry Evans käyttää Stretch-robottia syöttääkseen itselleen munakokkelia.
Robotin 20 dollarin 000 hintalappu on huomattava, ja kysymys kuuluu, voiko Stretchistä tulla tarpeeksi hyödyllinen oikeuttamaan sen kustannukset kognitiivisista ja fyysisistä vammoista kärsiville. "Jatkamme iterointia tehdäksemme Stretchistä edullisemman", sanoo Hello Robotin Charlie Kemp. "Haluamme tehdä kotiin robotteja, jotka ovat kaikkien käytettävissä, ja tiedämme, että edullisuus on vaatimus useimmissa kodeissa."
Mutta jopa nykyisellä hinnalla, jos Stretch pystyy vähentämään ihmishoitajan tarvetta joissakin tilanteissa, robotti alkaa maksaa itsensä takaisin. Ihmisten hoito on erittäin kallista – valtakunnallinen keskiarvo on yli 5 dollaria,000 kuukaudessa kotiterveysavustajasta, johon monille ei yksinkertaisesti ole varaa, ja robotista, joka voisi vähentää ihmisten hoidon tarvetta muutamalla tunnilla. viikko maksaisi itsensä takaisin muutamassa vuodessa. Eikä tässä oteta huomioon omaisten antaman hoidon arvoa. Jopa Evanseilla, joilla on palkattu hoitaja, suuri osa Henryn päivittäisestä hoidosta kuuluu Janelle. Tämä on yleinen tilanne perheille, ja siellä Stretch voi myös olla erityisen hyödyllinen: antamalla Henryn kaltaisten ihmisten hallita enemmän omia tarpeitaan ilman, että heidän tarvitsee luottaa yksinomaan jonkun muun apuun.
Henry Evans käyttää mukautettua graafista käyttöliittymää ohjaamaan Stretch-robottia noutamaan pyyhkeen,
aseta pyyhe pyykkikoriin ja hinaa pyykkikori pesutupaan.
Stretchillä on edelleen joitain merkittäviä rajoituksia. Robotti pystyy nostamaan vain noin 2 kiloa, joten se ei voi käsitellä esimerkiksi Henryn vartaloa tai raajoja. Se ei myöskään voi mennä ylös ja alas portaita, sitä ei ole suunniteltu menemään ulos, ja se vaatii silti paljon teknisiä toimenpiteitä. Ja riippumatta siitä, kuinka osaava Stretch (tai Stretchin kaltaiset robotit) tulee, Jane Evans on varma, että he eivät koskaan pysty korvaamaan ihmishoitajia, eikä hän haluaisikaan heidän tekevän. "Se on katse silmiin ihmiseltä toiselle", hän sanoo. "Se on sanat, jotka tulevat ulos sinusta, tunteet. Ihmisen kosketus on niin tärkeä. Tuo ymmärrys, myötätunto - robotti ei voi korvata sitä."
Stretch saattaa olla vielä kaukana kuluttajatuotteesta, mutta kiinnostusta sitä kohtaan on varmasti, Nguyen sanoo. "Olen puhunut muiden halvaantuneiden ihmisten kanssa, ja he haluaisivat Stretchillä edistää heidän itsenäisyyttään ja vähentää avun määrää, jota he usein pyytävät hoitajiltaan." Ehkä meidän ei pitäisi arvioida avustavan robotin hyödyllisyyttä tehtävien perusteella, joita se voi suorittaa potilaalle, vaan pikemminkin sen perusteella, mitä robotti edustaa kyseiselle potilaalle ja hänen perheelleen ja hoitajilleen. Henryn ja Janen kokemukset osoittavat, että jopa rajoitettujen ominaisuuksien robotilla voi olla valtava vaikutus käyttäjään. Robottien kyvyn kasvaessa tämä vaikutus vain kasvaa.
"Näen ehdottomasti Stretchin kaltaisia robotteja ihmisten kodeissa", Jane sanoo. "Milloin, onko kysymys? En tunne, että se on aionien päässä. Luulen, että olemme tulossa lähelle." Hyödylliset kotirobotit eivät voi tulla tarpeeksi pian, kuten Jane muistuttaa: "Me kaikki tulemme olemaan siellä jonain päivänä, jollain tavalla, muodossa tai muodossa." Ihmisyhteiskunta ikääntyy nopeasti. Useimmat meistä tarvitsevat lopulta apua jokapäiväisessä elämässämme, ja sitä ennen autamme ystäviämme ja perhettämme. Robotit voivat keventää tätä taakkaa kaikille.
Ja Henry Evansille Stretchillä on jo vaikutusta. "He sanovat, että viimeinen asia, joka kuolee, on toivo", Henry sanoo. "Vakavasti vammaisille, joille ihmeelliset lääketieteelliset läpimurrot eivät näytä mahdollisilta elinaikanamme, robotit ovat paras toivo merkittävästä itsenäisyydestä."
Artikkeli on toistettu verkkosivustolla:https://spectrum.ieee.org/stretch-assistive-robot