W 2010 roku HENRY EVANS zobaczył w telewizji robota. Był to PR2 firmy zajmującej się robotyką Willow Garage, a profesor robotyki z Georgia Tech, Charlie Kemp, demonstrował, w jaki sposób PR2 jest w stanie zlokalizować osobę i przynieść jej butelkę leku. Dla większości osób oglądających tego dnia PR2 był niczym więcej niż nowością. Ale dla Evansa robot miał potencjał, aby zmienić życie. „Wyobraziłem sobie PR2 jako substytut mojego ciała” – mówi Evans. „Wyobraziłem sobie, że użyję tego jako sposobu na ponowne manipulowanie moim środowiskiem fizycznym po latach leżenia w łóżku”.
Osiem lat wcześniej, w wieku 40 lat, Henry pracował jako dyrektor finansowy w Dolinie Krzemowej, kiedy doznał ataku przypominającego udar mózgu spowodowanego wadą wrodzoną i z dnia na dzień stał się osobą niemówiącą z porażeniem czterokończynowym. „Pewnego dnia miałem 6'4”, 200 funtów. dyrektorem wykonawczym” – napisał Evans na swoim blogu w 2006 roku. „Zawsze byłem niezwykle niezależny, pewnie z własnej winy. Jednym pociągnięciem uzależniłem się całkowicie od wszystkiego…. O każdą rzecz, którą chcę, muszę poprosić kogoś innego i polegać na niej, że to zrobi. Evans potrafi poruszać oczami, głową i szyją oraz lekko poruszać lewym kciukiem. Potrafi sterować komputerem kursorem, używając ruchów głowy i klawiatury ekranowej do pisania z szybkością około 15 słów na minutę, w ten sposób komunikował się z IEEE Spectrum w tej historii.
Henry Evans goli się przy pomocy robota PR2 w 2012 roku.
Po nawiązaniu kontaktu z Kempem z Georgia Tech i we współpracy z Willow Garage, Evans i jego żona Jane rozpoczęli współpracę z robotykami nad projektem o nazwie Robots for Humanity. Celem było znalezienie sposobów na zwiększenie niezależności osób niepełnosprawnych, pomagając im i, co równie ważne, ich opiekunom, żyć lepiej i bardziej satysfakcjonująco. PR2 był pierwszą z wielu technologii wspomagających opracowanych w ramach programu Robots for Humanity i Henry w końcu mógł używać robota do (między innymi) pomagania sobie w goleniu i drapaniu się po raz pierwszy od dziesięciu lat.
„Roboty to dla mnie coś, co zawsze było science fiction” – powiedziała mi Jane Evans. „Kiedy zaczynałem tę podróż z Henrym, nigdy nie przyszło mi do głowy, że będę miał robota w swoim domu. Powiedziałem jednak Henry’emu: «Jestem gotowy, aby podjąć tę przygodę z tobą». Każdy potrzebuje celu w życiu. Henry stracił ten cel, kiedy został uwięziony w swoim ciele, i zobaczył, jak realizuje nowy cel – który przywrócił mojemu mężowi życie”.
Henryk podkreśla, że urządzenie wspomagające musi nie tylko zwiększać samodzielność osoby niepełnosprawnej, ale także ułatwiać życie jej opiekunowi. „Opiekunowie są bardzo zajęci i nie interesują się technologią (a często nie mają do niej predyspozycji)” – wyjaśnia. „Więc jeśli konfiguracja nie jest zbyt prosta i nie pozwala zaoszczędzić znaczącej ilości czasu, po prostu nie zostanie wykorzystana”.
Chociaż PR2 miał duży potencjał, był zbyt duży, zbyt drogi i zbyt techniczny, aby można go było używać w normalnym świecie. „Kosztowało 400 dolarów000” – wspomina Jane. „Ważył 400 funtów. Gdyby natknął się na coś, mógłby zniszczyć nasz dom! Ale zdałem sobie sprawę, że PR2 jest jak pierwsze komputery — i jeśli właśnie tego potrzeba, aby nauczyć się komuś pomagać, to jest tego warte”.
Dla Henry'ego i Jane PR2 był raczej projektem badawczym niż pomocnym narzędziem. To samo było w przypadku Kempa z Georgia Tech — robot tak niepraktyczny jak PR2 nigdy nie mógłby mieć bezpośredniego wpływu poza kontekstem badawczym. A Kemp miał większe ambicje. „Od samego początku staraliśmy się przenosić nasze roboty do prawdziwych domów i wchodzić w interakcję z prawdziwymi ludźmi” – mówi. Aby tego dokonać za pomocą PR2, potrzebna była pomoc zespołu doświadczonych robotyków i ciężarówki z elektryczną bramą podnoszoną. Po ośmiu latach realizacji projektu Robots for Humanity nadal nie było robota, który byłby na tyle praktyczny, aby mogli z niego korzystać ludzie tacy jak Henry i Jane. „To było dla mnie niezwykle frustrujące” – wspomina Kemp.
W 2016 roku Kemp rozpoczął prace nad projektem nowego robota. Robot wykorzystałby lata postępu w zakresie sprzętu i mocy obliczeniowej, aby wykonać wiele rzeczy, które mógł zrobić PR2, ale w sposób prosty, bezpieczny i niedrogi. Kemp znalazł pokrewną duszę w Aaronie Edsingerze, który podobnie jak Kemp uzyskał stopień doktora. w MIT pod kierunkiem Rodneya Brooksa. Następnie Edsinger był współzałożycielem start-upu zajmującego się robotyką, który został przejęty przez Google w 2013 r. „Byłem sfrustrowany złożonością robotów budowanych do manipulacji w środowisku domowym i wokół ludzi” – mówi Edsinger. „[Pomysł Kempa] rozwiązał wiele problemów w elegancki sposób”. W 2017 roku Kemp i Edsinger założyli Hello Robot, aby urzeczywistnić swoją wizję.
Robot zaprojektowany przez Kempa i Edsingera nazywa się Stretch. Jest mały i lekki, łatwy do przenoszenia przez jedną osobę. A przy komercyjnej cenie wynoszącej 20 USD000 Stretch stanowi niewielki ułamek ceny PR2. Niższy koszt wynika z prostoty urządzenia Stretch — ma ono jedno ramię z wystarczającym stopniem swobody, aby umożliwić mu poruszanie się w górę i w dół oraz wysuwanie i cofanie, a także staw nadgarstka, który wygina się w przód i w tył. Chwytak na końcu ramienia opiera się na popularnym (i niedrogim) narzędziu wspomagającym chwytanie, które Kemp znalazł na Amazon. Wykrywanie koncentruje się na wymaganiach funkcjonalnych, z podstawowym unikaniem przeszkód w podstawie wraz z kamerą głębi na głowicy obrotowo-uchylnej na górze robota. Stretch jest także w stanie samodzielnie wykonywać podstawowe zadania, takie jak chwytanie przedmiotów i przemieszczanie się z pokoju do pokoju.
To minimalistyczne podejście do manipulacji urządzeniami mobilnymi ma zalety wykraczające poza przystępną cenę Stretchu. Ręczne sterowanie robotami może być trudne, a każde dodatkowe połączenie zwiększa złożoność. Nawet dla pełnosprawnych użytkowników kierowanie robotem o wielu różnych stopniach swobody za pomocą klawiatury lub pada może być żmudne i wymaga dużego doświadczenia, aby dobrze sobie z tym poradzić. Prostota Stretcha może uczynić go bardziej praktycznym narzędziem niż roboty z większą liczbą czujników lub stopniami swobody, zwłaszcza dla początkujących użytkowników lub użytkowników z upośledzeniami, które mogą ograniczać ich możliwość interakcji z robotem.
Robot Stretch pod kontrolą Henry'ego Evansa pomaga jego żonie Jane w przygotowywaniu posiłków i sprzątaniu.
„Najważniejszą rzeczą, jaką Stretch może zrobić dla pacjenta, jest nadanie sensu jego życiu” – wyjaśnia Jane Evans. „Przekłada się to na udział w pewnych czynnościach, które umożliwiają prowadzenie domu, dzięki czemu nie czują się bezwartościowi. Rozciąganie może odciążyć opiekuna, dzięki czemu może on spędzać więcej czasu z pacjentem”. Henry jest doskonale świadomy tego ciężaru, dlatego w firmie Stretch skupia się na „przyziemnych, powtarzalnych zadaniach, które w przeciwnym razie zajmowałyby czas opiekunowi”.
Vy Nguyen jest terapeutą zajęciowym, który współpracuje z Hello Robot nad włączeniem Stretcha do roli opiekuńczej. Dzięki grantowi w wysokości 2,5 miliona dolarów na badania nad innowacjami małych przedsiębiorstw od National Institutes of Health oraz we współpracy z Wendy Rogers z Uniwersytetu Illinois Urbana-Champaign i Mayą Cakmak z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, Nguyen pomaga znaleźć sposoby, w jakie Stretch może być przydatny w codzienne życie Evansów.
Jest wiele zadań, których zależny od opiekuna może być dla pacjenta frustrujący, mówi Nguyen. Kilka razy na godzinę Henry cierpi na swędzenie, którego nie może drapać i które opisuje jako wyniszczające. Zamiast prosić Jane o pomoc, Henry może zamiast tego poprosić Stretcha o podniesienie narzędzia do drapania i samodzielne podrapanie swędzącego miejsca za pomocą robota. Choć może się to wydawać stosunkowo małą rzeczą, ma to ogromne znaczenie dla Henry'ego, poprawiając jakość jego życia, jednocześnie zmniejszając jego zależność od rodziny i opiekunów. „Rozciąganie może wypełnić lukę między tym, co Henry robił przed udarem, a tym, do czego dąży teraz, umożliwiając mu wykonywanie codziennych czynności i celów osobistych w inny i możliwy do dostosowania sposób za pomocą robota” – wyjaśnia Nguyen. „Rozciągnięcie staje się przedłużeniem samego Henry’ego”.
To wyjątkowa właściwość robota mobilnego, która czyni go szczególnie cennym dla osób niepełnosprawnych: Stretch daje Henry’emu własną agenturę na świecie, co otwiera możliwości daleko wykraczające poza tradycyjną terapię zajęciową. „Naukowcy wykazali się dużą kreatywnością i znaleźli kilka zastosowań Stretchu, o których nawet bym nie pomyślał” – zauważa Henry. Dzięki Stretchowi Henry mógł grać w pokera ze znajomymi, bez konieczności polegania na współpracowniku z drużyny, który zajmowałby się jego kartami. Może wysyłać przepisy do drukarki, pobierać je i przynosić Jane do kuchni, gdy ona gotuje. Może pomóc Jane w dostarczaniu posiłków, sprzątaniu dla niej naczyń, a nawet w transporcie kosza z bielizną do pralni. Jane mówi, że takie proste zadania są prawdopodobnie najbardziej znaczące. „Jak sprawić, by ta osoba poczuła, że to, co wnosi, jest ważne i wartościowe? Widziałam, że Stretch potrafi to wykorzystać. To jest ogromne”.
Pewnego dnia Henry użył Stretcha, aby dać Jane różę. Wcześniej mówi: „Za każdym razem, gdy zrywał dla mnie kwiaty, dziękuję Henry’emu wraz z opiekunem. Ale kiedy Henry wręczył mi różę za pośrednictwem Stretch, nie mógł podziękować nikomu innemu poza nim. I ta radość jego mina, kiedy wręczał mi tę różę, była niewiarygodna”.
Henry mógł także używać Stretcha do interakcji ze swoją trzyletnią wnuczką, która nie jest na tyle dorosła, aby rozumieć jego niepełnosprawność, a wcześniej postrzegała go, mówi Jane, jako coś w rodzaju mebla. Dzięki Stretchowi Henry mógł grać w koszykówkę i kręgle ze swoją wnuczką, która nazywa go „Papa Wheelie”. „Wie, że to Henry” – mówi Nguyen – „a robot pomógł jej zobaczyć w nim osobę, z którą można się z nią bawić i dobrze się z nią bawić w bardzo fajny sposób”.
Osobą, która najciężej pracuje nad przekształceniem Stretcha w praktyczne narzędzie, jest Henry. Oznacza to „wypchnięcie robota do granic jego możliwości, aby zobaczyć, co może zrobić” – mówi. Chociaż Stretch może fizycznie wykonywać wiele czynności (a Henry rozszerzył te możliwości, projektując niestandardowe akcesoria dla robota), jednym z największych wyzwań dla użytkownika jest znalezienie właściwego sposobu, aby powiedzieć robotowi dokładnie, jak ma robić to, co chcesz. do zrobienia.
Henry współpracował z badaczami nad opracowaniem własnego graficznego interfejsu użytkownika, który ułatwił ręczne sterowanie programem Stretch za pomocą wielu widoków z kamer i dużych przycisków ekranowych. Jednak ostatecznie to potencjał Stretcha w zakresie częściowo lub w pełni autonomicznego działania sprawi, że robot odniesie największy sukces. Robot opiera się na „bardzo szczególnym rodzaju autonomii, zwanej autonomią wspomagającą” – wyjaśnia Jane. „Oznacza to, że Henry kontroluje robota, ale robot ułatwia mu robienie tego, co chce”. Na przykład podnoszenie narzędzia do drapania przy ręcznym sterowaniu jest żmudne i czasochłonne, ponieważ robota trzeba ustawić dokładnie w odpowiedniej pozycji, aby chwycić narzędzie. Autonomia wspomagająca zapewnia Henry'emu większą kontrolę, dzięki czemu może on samodzielnie skierować Stretcha do właściwej pozycji. Stretch ma teraz menu nagranych wcześniej podprogramów ruchu, spośród których Henry może wybierać. „Mogę wytrenować robota, aby szybko wykonywał serię ruchów, ale nadal mam pełną kontrolę nad tym, jakie to są ruchy” – mówi.
Henry dodaje, że obecnie największym wyzwaniem jest zapewnienie autonomii wspomagającej robota do poziomu, w którym będzie on funkcjonalny i łatwy w obsłudze. Stretch może autonomicznie poruszać się po domu, a ramieniem i chwytakiem można również niezawodnie sterować. Należy jednak włożyć więcej pracy w zapewnienie prostych interfejsów (takich jak sterowanie głosowe) oraz zapewnienie, że robota można łatwo włączyć i nie wyłącza się niespodziewanie. W końcu to wciąż sprzęt badawczy. Henry twierdzi, że po rozwiązaniu problemów związanych z autonomią, interfejsami i niezawodnością „rozmowa sprowadzi się na kwestie kosztów”.
Henry Evans używa robota Stretch do jedzenia jajecznicy.
Cena robota wynosząca 20000 dolarów jest wysoka i pytanie brzmi, czy Stretch może stać się na tyle przydatny, aby uzasadnić jego koszt dla osób z upośledzeniami poznawczymi i fizycznymi. „Będziemy kontynuować prace nad tym, aby Stretch był bardziej przystępny cenowo” – mówi Charlie Kemp z Hello Robot. „Chcemy stworzyć roboty domowe, z których będzie mógł korzystać każdy, i wiemy, że przystępność cenowa jest wymogiem w przypadku większości domów”.
Ale nawet przy obecnej cenie, jeśli Stretch będzie w stanie w niektórych sytuacjach zmniejszyć potrzebę obecności człowieka, robot zacznie na siebie zarabiać. Opieka nad człowiekiem jest bardzo droga — średnia w całym kraju wynosi ponad 5000 dolarów miesięcznie w przypadku domowego doradcy ds. zdrowia, na który dla wielu osób jest po prostu nieosiągalny, oraz robota, który mógłby zmniejszyć potrzebę opieki ludzkiej o kilka godzin dziennie tydzień zwróci się w ciągu zaledwie kilku lat. I to nie bierze pod uwagę wartości opieki sprawowanej przez krewnych. Nawet w przypadku Evansów, którzy rzeczywiście mają wynajętą opiekunkę, większość codziennych obowiązków Henry'ego przypada Jane. Jest to częsta sytuacja, w której znajdują się rodziny, i także w tym przypadku Stretch może być szczególnie pomocny: umożliwiając osobom takim jak Henry zaspokojenie większej części własnych potrzeb, bez konieczności polegania wyłącznie na czyjejś pomocy.
Henry Evans wykorzystuje swój niestandardowy graficzny interfejs użytkownika do sterowania robotem Stretch w celu podniesienia ręcznika,
umieść ręcznik w koszu na pranie, a następnie odholuj kosz na bieliznę do pralni.
Rozciąganie nadal ma pewne istotne ograniczenia. Robot może unieść zaledwie około 2 kilogramów, więc nie jest w stanie na przykład manipulować ciałem czy kończynami Henry'ego. Nie ma również możliwości wchodzenia i schodzenia po schodach, nie jest przeznaczony do wychodzenia na zewnątrz i nadal wymaga wielu interwencji technicznych. I niezależnie od tego, jak zdolny stanie się Stretch (lub roboty takie jak Stretch), Jane Evans jest pewna, że nigdy nie będą w stanie zastąpić ludzkich opiekunów, ani też by tego nie chciała. „To spojrzenie oczu jednej osoby na drugą” – mówi. „To słowa, które z ciebie wychodzą, emocje. Ludzki dotyk jest tak ważny. To zrozumienie, to współczucie – robot nie może tego zastąpić”.
Może jeszcze daleka droga do tego, aby stretch stał się produktem konsumenckim, ale z pewnością cieszy się nim zainteresowanie, mówi Nguyen. „Rozmawiałem z innymi osobami, które mają paraliż i chciałyby, aby Stretch promował ich niezależność i ograniczał ilość pomocy, o którą często proszą swoich opiekunów”. Być może powinniśmy oceniać przydatność robota wspomagającego nie na podstawie zadań, jakie może wykonać dla pacjenta, ale raczej na podstawie tego, co robot oznacza dla tego pacjenta, a także jego rodziny i opiekunów. Doświadczenie Henry'ego i Jane pokazuje, że nawet robot o ograniczonych możliwościach może mieć ogromny wpływ na użytkownika. W miarę jak roboty będą zwiększać swoje możliwości, wpływ ten będzie się tylko zwiększał.
„Zdecydowanie widzę roboty takie jak Stretch w domach ludzi” – mówi Jane. Pytanie brzmi: „Kiedy? Nie wydaje mi się, żeby to było za całe eony. Myślę, że jesteśmy już blisko”. Pomocne roboty domowe nie mogą pojawić się wystarczająco szybko, jak przypomina nam Jane: „Pewnego dnia wszyscy tam będziemy, w jakiś sposób, w jakimś kształcie lub formie”. Społeczeństwo ludzkie szybko się starzeje. Większość z nas w końcu będzie potrzebować pomocy w codziennych czynnościach, a wcześniej będziemy pomagać naszym przyjaciołom i rodzinie. Roboty mają potencjał, aby zmniejszyć to obciążenie dla wszystkich.
A dla Henry'ego Evansa Stretch już robi różnicę. „Mówią, że nadzieja umiera ostatnia” – mówi Henry. „Dla osób poważnie niepełnosprawnych, dla których cudowne przełomy w medycynie nie wydają się możliwe za naszego życia, roboty są największą nadzieją na znaczną niezależność”.
Artykuł jest reprodukowany na stronie internetowej:https://spectrum.ieee.org/stretch-assistive-robot