I 2010 så HENRY EVANS en robot på TV. Det var en PR2, fra robotikkselskapet Willow Garage, og Georgia Tech robotikkprofessor Charlie Kemp demonstrerte hvordan PR2 var i stand til å lokalisere en person og bringe dem en flaske medisin. For de fleste som så på den dagen, var PR2 lite mer enn en nyhet. Men for Evans hadde roboten potensialet til å forandre livet. "Jeg så for meg PR2 som kroppssurrogat," sier Evans. "Jeg så for meg å bruke det som en måte å igjen manipulere det fysiske miljøet mitt etter år med bare å ligge i sengen."
Åtte år tidligere, i en alder av 40, jobbet Henry som finansdirektør i Silicon Valley da han fikk et slaglignende angrep forårsaket av en fødselsdefekt, og over natten ble han en ikke-snakende person med quadriplegi. "En dag var jeg en 6'4", 200 Lb. executive," skrev Evans på bloggen sin i 2006. "Jeg hadde alltid vært ekstremt uavhengig, sannsynligvis på grunn av en feil. Med ett slag ble jeg helt avhengig av alt... Hver eneste ting jeg vil ha gjort, må jeg be noen andre om å gjøre, og er avhengig av at de gjør det.» Evans er i stand til å bevege øynene, hodet og nakken og bevege venstre tommelen litt. Han kan kontrollere en datamaskin markøren ved hjelp av hodebevegelser og et skjermtastatur for å skrive med omtrent 15 ord per minutt, og det var slik han kommuniserte med IEEE Spectrum for denne historien.
Henry Evans barberer seg med hjelp av en PR2-robot i 2012.
Etter å ha kommet i kontakt med Kemp ved Georgia Tech, og i samarbeid med Willow Garage, begynte Evans og kona Jane å samarbeide med robotikerne om et prosjekt kalt Robots for Humanity. Målet var å finne måter å utvide uavhengighet for mennesker med nedsatt funksjonsevne, hjelpe dem og, like viktig, deres omsorgspersoner til å leve bedre og mer tilfredsstillende liv. PR2 var den første av mange hjelpeteknologier utviklet gjennom Robots for Humanity, og Henry kunne etter hvert bruke roboten til å (blant annet) hjelpe seg selv med å barbere og klø seg selv for første gang på et tiår.
"Roboter er noe som alltid var science fiction for meg," sa Jane Evans til meg. "Da jeg først begynte denne reisen med Henry, falt det meg aldri inn at jeg ville ha en robot i huset mitt. Men jeg sa til Henry: "Jeg er klar til å ta dette eventyret med deg." Alle trenger en hensikt i livet. Henry mistet den hensikten da han ble fanget i kroppen sin, og å se ham omfavne en ny hensikt - som ga mannen min livet tilbake."
Henry understreker at et hjelpemiddel ikke bare skal øke selvstendigheten til den funksjonshemmede, men også gjøre omsorgspersonens liv enklere. "Omsorgspersoner er veldig travle og har ingen interesse for (og ofte ingen evne til) teknologi," forklarer han. "Så hvis det ikke er veldig enkelt å sette opp og det ikke sparer dem for mye tid, vil det ganske enkelt ikke bli brukt."
Mens PR2 hadde mye potensial, var den for stor, for dyr og for teknisk for vanlig bruk i den virkelige verden. «Det kostet $400,000», husker Jane. "Den veide 400 pund. Den kan ødelegge huset vårt hvis det støter på ting! Men jeg skjønte at PR2 er som de første datamaskinene - og hvis dette er det som trengs for å lære å hjelpe noen, er det verdt det."
For Henry og Jane var PR2 et forskningsprosjekt snarere enn et nyttig verktøy. Det var det samme for Kemp ved Georgia Tech – en robot så upraktisk som PR2 kunne aldri ha en direkte innvirkning utenfor en forskningskontekst. Og Kemp hadde større ambisjoner. "Helt fra begynnelsen prøvde vi å ta robotene våre ut til ekte hjem og samhandle med ekte mennesker," sier han. For å gjøre det med en PR2 krevdes hjelp fra et team av erfarne robotikere og en lastebil med en drevet heisport. Åtte år inn i Robots for Humanity-prosjektet hadde de fortsatt ikke en robot som var praktisk nok til at folk som Henry og Jane faktisk kunne bruke. "Jeg syntes det var utrolig frustrerende," husker Kemp.
I 2016 begynte Kemp å jobbe med design av en ny robot. Roboten ville utnytte år med fremskritt innen maskinvare og datakraft for å gjøre mange av tingene PR2 kunne gjøre, men på en måte som var enkel, trygg og rimelig. Kemp fant en slektning i Aaron Edsinger, som i likhet med Kemp hadde oppnådd en Ph.D. ved MIT under Rodney Brooks. Edsinger var med på å grunnlegge en robotoppstart som ble kjøpt opp av Google i 2013. «Jeg hadde blitt frustrert over kompleksiteten til robotene som bygges for å utføre manipulasjon i hjemmemiljøer og rundt mennesker,» sier Edsinger. "[Kemps idé] løste mange problemer på en elegant måte." I 2017 grunnla Kemp og Edsinger Hello Robot for å gjøre visjonen deres virkelig.
Roboten som Kemp og Edsinger designet heter Stretch. Den er liten og lett, lett å flytte av én person. Og med en kommersiell pris på USD 20,000 er Stretch en liten brøkdel av prisen på en PR2. Den lavere kostnaden skyldes Stretchs enkelhet – den har en enkelt arm, med akkurat nok frihetsgrader til å la den bevege seg opp og ned og forlenge og trekke seg tilbake, sammen med et håndledd som bøyer seg frem og tilbake. Griperen på enden av armen er basert på et populært (og billig) hjelpeverktøy som Kemp fant på Amazon. Sensing er fokusert på funksjonelle krav, med grunnleggende unngåelse av hindringer for basen sammen med et dybdekamera på et pan-og-tilt-hode på toppen av roboten. Stretch er også i stand til å utføre grunnleggende oppgaver autonomt, som å gripe gjenstander og flytte fra rom til rom.
Denne minimalistiske tilnærmingen til mobilmanipulering har fordeler utover å holde Stretch rimelig. Roboter kan være vanskelig å kontrollere manuelt, og hvert ekstra ledd gir ekstra kompleksitet. Selv for ikke-funksjonshemmede brukere kan det være kjedelig å dirigere en robot med mange forskjellige frihetsgrader ved å bruke et tastatur eller en spillplate, og krever betydelig erfaring for å gjøre det bra. Stretchs enkelhet kan gjøre det til et mer praktisk verktøy enn roboter med flere sensorer eller frihetsgrader, spesielt for nybegynnere, eller for brukere med funksjonshemminger som kan begrense hvordan de er i stand til å samhandle med roboten.
En Stretch-robot under Henry Evans' kontroll hjelper kona Jane med matlaging og opprydding.
"Det viktigste for Stretch å gjøre for en pasient er å gi mening til livet deres," forklarer Jane Evans. "Det betyr å bidra til visse aktiviteter som får huset til å drive, slik at de ikke føles verdiløse. Strekk kan avlaste noe av omsorgsbyrden slik at omsorgspersonen kan bruke mer tid med pasienten." Henry er svært klar over denne byrden, og det er grunnen til at hans fokus med Stretch er på "daglig, repeterende oppgaver som ellers tar omsorgspersonens tid."
Vy Nguyen er en ergoterapeut som har jobbet med Hello Robot for å integrere Stretch i en omsorgsrolle. Med et stipend på 2,5 millioner dollar til Small Business Innovation Research fra National Institutes of Health og i samarbeid med Wendy Rogers ved University of Illinois Urbana-Champaign og Maya Cakmak ved University of Washington, hjelper Nguyen med å finne måter Stretch kan være nyttig i Evans daglige liv.
Det er mange oppgaver som kan være frustrerende for pasienten å være avhengig av omsorgspersonen for, sier Nguyen. Flere ganger i timen lider Henry av kløe som han ikke kan klø seg på, og som han beskriver som invalidiserende. I stedet for å be Jane om hjelp, kan Henry i stedet få Stretch til å plukke opp et skrapeverktøy og bruke roboten til å skrape kløene selv. Selv om dette kan virke som en relativt liten ting, er det enormt meningsfullt for Henry, og forbedrer livskvaliteten hans samtidig som han reduserer avhengigheten av familie og omsorgspersoner. "Stretch kan bygge bro mellom tingene som Henry gjorde før hjerneslaget og tingene han ønsker å gjøre nå ved å gjøre det mulig for ham å oppnå sine daglige aktiviteter og personlige mål på en annen og tilpasningsdyktig måte via en robot," forklarer Nguyen. "Stretch blir en forlengelse av Henry selv."
Dette er en unik egenskap ved en mobil robot som gjør den spesielt verdifull for mennesker med funksjonsnedsettelser: Stretch gir Henry et eget byrå i verden, som åpner for muligheter som går langt utover tradisjonell ergoterapi. "Forskerne er veldig kreative og har funnet flere bruksområder for Stretch som jeg aldri ville ha forestilt meg," bemerker Henry. Gjennom Stretch har Henry vært i stand til å spille poker med vennene sine uten å måtte stole på en lagkamerat for å håndtere kortene hans. Han kan sende oppskrifter til en skriver, hente dem og bringe dem til Jane på kjøkkenet mens hun lager mat. Han kan hjelpe Jane med å levere måltider, rydde oppvasken for henne og til og med transportere en vaskekurv til vaskerommet. Enkle oppgaver som disse er kanskje de mest meningsfulle, sier Jane. "Hvordan får du den personen til å føle at det de bidrar med er viktig og verdt? Jeg så at Stretch kunne utnytte det. Det er enormt."
En dag brukte Henry Stretch for å gi Jane en rose. Før det sier hun: "Hver gang han plukket blomster til meg, takker jeg Henry sammen med omsorgspersonen. Men da Henry ga meg rosen gjennom Stretch, var det ingen andre å takke enn ham. Og gleden i ansiktet hans da han ga meg den rosen var utrolig."
Henry har også vært i stand til å bruke Stretch til å samhandle med sitt tre år gamle barnebarn, som ikke er helt gammel nok til å forstå funksjonshemmingen hans og tidligere så ham, sier Jane, som noe sånt som et møbel. Gjennom Stretch har Henry vært i stand til å spille små spill basketball og bowling med barnebarnet sitt, som kaller ham "Papa Wheelie." "Hun vet at det er Henry," sier Nguyen, "og roboten hjalp henne å se ham som en person som kan leke med og ha det gøy med henne på en veldig kul måte."
Personen som jobber hardest med å forvandle Stretch til et praktisk verktøy er Henry. Det betyr "å presse roboten til sine grenser for å se alt den kan gjøre," sier han. Mens Stretch er fysisk i stand til å gjøre mange ting (og Henry har utvidet disse mulighetene ved å designe tilpasset tilbehør for roboten), er en av de største utfordringene for brukeren å finne den riktige måten å fortelle roboten nøyaktig hvordan den skal gjøre det du vil ha den å gjøre.
Henry samarbeidet med forskerne for å utvikle sitt eget grafiske brukergrensesnitt for å gjøre manuell kontroll av Stretch enklere, med flere kameravisninger og store skjermknapper. Men Stretchs potensial for delvis eller helt autonom drift er til syvende og sist det som vil gjøre roboten mest vellykket. Roboten er avhengig av "en veldig spesiell type autonomi, kalt assisterende autonomi," forklarer Jane. "Det vil si at Henry har kontroll over roboten, men roboten gjør det lettere for Henry å gjøre det han vil." Å plukke opp skrapeverktøyet er for eksempel kjedelig og tidkrevende under manuell kontroll, fordi roboten må flyttes til nøyaktig riktig posisjon for å gripe verktøyet. Assisterende autonomi gir Henry kontroll på høyere nivå, slik at han kan lede Stretch til å bevege seg inn i riktig posisjon på egen hånd. Stretch har nå en meny med forhåndsinnspilte bevegelsesunderrutiner som Henry kan velge mellom. "Jeg kan trene roboten til å utføre en rekke bevegelser raskt, men jeg har fortsatt full kontroll over hva disse bevegelsene er," sier han.
Henry legger til at å få robotens assisterende autonomi til et punkt hvor den er funksjonell og enkel å bruke er den største utfordringen akkurat nå. Stretch kan autonomt navigere gjennom huset, og armen og griperen kan også kontrolleres pålitelig. Men mer arbeid må gjøres med å tilby enkle grensesnitt (som stemmestyring), og for å sørge for at roboten er enkel å slå på og ikke slår seg av uventet. Det er tross alt fortsatt forskningsmaskinvare. Når utfordringene med autonomi, grensesnitt og pålitelighet er adressert, sier Henry, "samtalen vil dreie seg om kostnadsspørsmål."
Henry Evans bruker en Stretch-robot for å mate seg selv med eggerøre.
En prislapp på $20,000 for en robot er betydelig, og spørsmålet er om Stretch kan bli nyttig nok til å rettferdiggjøre kostnadene for personer med kognitive og fysiske svekkelser. "Vi kommer til å fortsette å iterere for å gjøre Stretch rimeligere," sier Hello Robots Charlie Kemp. "Vi ønsker å lage roboter til hjemmet som kan brukes av alle, og vi vet at rimelighet er et krav for de fleste hjem."
Men selv til dagens pris, hvis Stretch er i stand til å redusere behovet for en menneskelig omsorgsperson i noen situasjoner, vil roboten begynne å betale for seg selv. Menneskelig pleie er veldig dyrt – det landsomfattende gjennomsnittet er over $5,000 per måned for en helsehjelp i hjemmet, noe som rett og slett er uoverkommelig for mange mennesker, og en robot som kan redusere behovet for menneskelig omsorg med noen få timer. uke ville betale seg tilbake i løpet av få år. Og dette tar ikke hensyn til verdien av omsorg gitt av pårørende. Selv for Evansene, som har en innleid omsorgsperson, faller mye av Henrys daglige omsorg til Jane. Dette er en vanlig situasjon for familier å finne seg selv i, og det er også her Stretch kan være spesielt nyttig: ved å la folk som Henry håndtere flere av sine egne behov uten å måtte stole utelukkende på andres hjelp.
Henry Evans bruker sitt tilpassede grafiske brukergrensesnitt for å kontrollere Stretch-roboten for å plukke opp et håndkle,
legg håndkleet i en skittentøyskurv, og ta deretter skittentøyskurven til vaskerommet.
Stretch har fortsatt noen betydelige begrensninger. Roboten kan løfte bare rundt 2 kilo, så den kan for eksempel ikke manipulere Henrys kropp eller lemmer. Den har heller ingen mulighet til å gå opp og ned trapper, er ikke designet for å gå utenfor, og krever fortsatt mye teknisk inngrep. Og uansett hvor dyktig Stretch (eller roboter som Stretch) blir, er Jane Evans sikker på at de aldri vil kunne erstatte menneskelige omsorgspersoner, og hun vil heller ikke at de skal gjøre det. "Det er blikket i øyet fra en person til en annen," sier hun. "Det er ordene som kommer ut av deg, følelsene. Den menneskelige berøringen er så viktig. Den forståelsen, den medfølelsen - en robot kan ikke erstatte det."
Stretch kan fortsatt være et stykke unna å bli et forbrukerprodukt, men det er absolutt interesse for det, sier Nguyen. "Jeg har snakket med andre mennesker som har lammelser, og de vil gjerne ha en strekk for å fremme deres uavhengighet og redusere mengden hjelp de ofte ber omsorgspersonene om å gi." Kanskje vi bør bedømme en hjelperobots nytteverdi ikke ut fra oppgavene den kan utføre for en pasient, men heller etter hva roboten representerer for den pasienten, og for deres familie og omsorgspersoner. Henry og Janes erfaring viser at selv en robot med begrensede muligheter kan ha en enorm innvirkning på brukeren. Etter hvert som roboter blir mer kapable, vil denne effekten bare øke.
"Jeg ser definitivt roboter som Stretch være i folks hjem," sier Jane. "Når, er spørsmålet? Jeg føler ikke at det er evigheter unna. Jeg tror vi nærmer oss." Nyttige hjemmeroboter kan ikke komme raskt nok, som Jane minner oss om: "Vi kommer alle til å være der en dag, på en eller annen måte, form eller form." Menneskesamfunnet eldes raskt. De fleste av oss vil etter hvert trenge litt hjelp med dagliglivets aktiviteter, og før da vil vi hjelpe venner og familie. Roboter har potensial til å lette denne byrden for alle.
Og for Henry Evans gjør Stretch allerede en forskjell. "De sier at det siste å dø er håp," sier Henry. "For alvorlig funksjonshemmede, for hvem mirakuløse medisinske gjennombrudd ikke ser ut til å være gjennomførbare i vår levetid, er roboter det beste håpet for betydelig uavhengighet."
Artikkelen er gjengitt på nettsiden:https://spectrum.ieee.org/stretch-assistive-robot