ÁRIÐ 2010 sá HENRY EVANS vélmenni í sjónvarpinu. Þetta var PR2, frá vélfærafræðifyrirtækinu Willow Garage, og Georgia Tech vélfærafræðiprófessorinn Charlie Kemp sýndi hvernig PR2 gat fundið mann og fært honum flösku af lyfjum. Fyrir flesta sem horfðu á þennan dag var PR2 lítið annað en nýjung. En fyrir Evans hafði vélmennið möguleika á að breyta lífi sínu. „Ég ímyndaði mér PR2 sem staðgengil líkamans,“ segir Evans. „Ég ímyndaði mér að nota það sem leið til að stjórna líkamlegu umhverfi mínu aftur eftir margra ára liggjandi í rúminu.
Átta árum áður, fertugur að aldri, starfaði Henry sem fjármálastjóri í Silicon Valley þegar hann fékk heilablóðfallsáfall af völdum fæðingargalla og varð á einni nóttu að ótalandi einstaklingi með ferfæðingarheilkenni. „Einn daginn var ég 6'4“, 200 lb. framkvæmdastjóri,“ skrifaði Evans á bloggið sitt árið 2006. „Ég hafði alltaf verið gríðarlega sjálfstæður, líklega að kenna. Með einu höggi varð ég algjörlega háður öllu…. Hvert einasta sem ég vil að sé gert verð ég að biðja einhvern annan að gera og treysta á að hann geri það." Evans getur hreyft augun, höfuðið og hálsinn og hreyft aðeins vinstri þumalfingur. Hann getur stjórnað tölvu. bendilinn með því að nota höfuðhreyfingar og skjályklaborð til að slá á um það bil 15 orð á mínútu, sem er hvernig hann átti samskipti við IEEE Spectrum fyrir þessa sögu.
Henry Evans rakar sig með aðstoð PR2 vélmenni árið 2012.
Eftir að hafa komist í samband við Kemp hjá Georgia Tech, og í samstarfi við Willow Garage, byrjuðu Evans og kona hans Jane að vinna með vélfærafræðingunum í verkefni sem kallast Robots for Humanity. Markmiðið var að finna leiðir til að auka sjálfstæði fyrir fatlað fólk, hjálpa því og ekki síður umönnunaraðilum þeirra að lifa betra og innihaldsríkara lífi. PR2 var sú fyrsta af mörgum hjálpartækni sem þróuð var í gegnum Robots for Humanity og Henry gat á endanum notað vélmennið til að (meðal annars) hjálpa sér að raka sig og klóra sér í fyrsta skipti í áratug.
„Vélmenni er eitthvað sem var alltaf vísindaskáldskapur fyrir mig,“ sagði Jane Evans við mig. "Þegar ég byrjaði þessa ferð með Henry, datt mér aldrei í hug að ég ætti vélmenni heima hjá mér. En ég sagði við Henry: "Ég er tilbúinn að taka þetta ævintýri með þér." Allir þurfa tilgang í lífinu. Henry missti þann tilgang þegar hann varð fastur í líkama sínum og að sjá hann faðma nýjan tilgang - sem gaf manninum mínum líf sitt aftur."
Henry leggur áherslu á að hjálpartæki megi ekki aðeins auka sjálfstæði fatlaðs einstaklings heldur einnig gera líf umönnunaraðilans auðveldara. „Umönnunaraðilar eru mjög uppteknir og hafa engan áhuga á (og oft enga hæfileika fyrir) tækni,“ útskýrir hann. „Þannig að ef það er ekki mjög einfalt í uppsetningu og það sparar þeim ekki verulegan tíma, mun það einfaldlega ekki venjast.
Þó að PR2 hafi mikla möguleika, var hann of stór, of dýr og of tæknilegur fyrir venjulega raunverulega notkun. „Það kostaði $400,000,“ rifjar Jane upp. "Það vó 400 pund. Það gæti eyðilagt húsið okkar ef það lendir í hlutum! En ég áttaði mig á því að PR2 er eins og fyrstu tölvurnar - og ef þetta er það sem þarf til að læra hvernig á að hjálpa einhverjum, þá er það þess virði."
Fyrir Henry og Jane var PR2 rannsóknarverkefni frekar en gagnlegt tæki. Það var það sama fyrir Kemp hjá Georgia Tech — vélmenni eins ópraktískt og PR2 gæti aldrei haft bein áhrif utan rannsóknarsamhengis. Og Kemp hafði meiri metnað. „Allt frá upphafi vorum við að reyna að fara með vélmenni okkar út á alvöru heimili og hafa samskipti við raunverulegt fólk,“ segir hann. Til að gera það með PR2 þurfti aðstoð teymi reyndra vélfærafræðinga og vörubíls með rafdrifnu lyftuhliði. Átta árum eftir Robots for Humanity verkefnið áttu þeir enn ekki vélmenni sem var nógu hagnýt fyrir fólk eins og Henry og Jane að nota. „Mér fannst þetta ótrúlega svekkjandi,“ rifjar Kemp upp.
Árið 2016 byrjaði Kemp að vinna að hönnun á nýju vélmenni. Vélmennið myndi nýta margra ára framfarir í vélbúnaði og tölvuafli til að gera margt af því sem PR2 gæti gert, en á þann hátt sem var einfaldur, öruggur og á viðráðanlegu verði. Kemp fann ættingja í Aaron Edsinger, sem eins og Kemp hafði unnið sér inn doktorsgráðu. við MIT undir stjórn Rodney Brooks. Edsinger stofnaði síðan vélfærafræði sprotafyrirtæki sem Google keypti árið 2013. „Ég var orðinn svekktur yfir því hversu flókið vélmennin eru smíðuð til að vinna í heimilisumhverfi og í kringum fólk,“ segir Edsinger. "[Hugmynd Kemps] leysti mörg vandamál á glæsilegan hátt." Árið 2017 stofnuðu Kemp og Edsinger Hello Robot til að gera sýn sína raunverulega.
Vélmennið sem Kemp og Edsinger hönnuðu heitir Stretch. Hann er lítill og léttur, auðvelt að flytja hann af einum einstaklingi. Og með viðskiptaverð upp á 20 Bandaríkjadali,000, er Stretch örlítið brot af kostnaði við PR2. Minni kostnaður stafar af einfaldleika Stretch-það er með einum handlegg, með aðeins nægilega mikið frelsi til að leyfa því að hreyfast upp og niður og teygja sig og dragast inn, ásamt úlnliðslið sem beygir sig fram og til baka. Gripurinn á handleggsendanum er byggður á vinsælu (og ódýru) griptæki sem Kemp fann á Amazon. Skynjun er lögð áhersla á virknikröfur, með grunni til að forðast hindranir fyrir grunninn ásamt dýptarmyndavél á haus sem hægt er að færa og halla efst á vélmenninu. Teygja er einnig fær um að framkvæma grunnverkefni sjálfstætt, eins og að grípa í hluti og færa sig úr herbergi í herbergi.
Þessi lægstur nálgun á farsímanotkun hefur kosti umfram það að halda Stretch á viðráðanlegu verði. Erfitt getur verið að stjórna vélmennum handvirkt og hver viðbót til viðbótar eykur flókið. Jafnvel fyrir ófatlaða notendur getur það verið leiðinlegt að stjórna vélmenni með mörgum mismunandi frelsisgráðum með því að nota lyklaborð eða leikjapúða og krefst mikillar reynslu til að gera vel. Einfaldleiki Stretch getur gert það hagnýtara tæki en vélmenni með fleiri skynjara eða frelsisgráður, sérstaklega fyrir byrjendur, eða fyrir notendur með skerðingar sem geta takmarkað hvernig þeir geta haft samskipti við vélmennið.
Stretch vélmenni undir stjórn Henry Evans hjálpar eiginkonu sinni, Jane, við að undirbúa máltíð og þrífa.
„Það mikilvægasta fyrir Stretch að gera fyrir sjúkling er að gefa lífi þeirra merkingu,“ útskýrir Jane Evans. "Það þýðir að leggja sitt af mörkum til ákveðinna athafna sem gera húsið rekið, þannig að þau upplifi sig ekki einskis virði. Teygja getur létt á umönnunarbyrðinni að einhverju leyti þannig að umönnunaraðilinn getur eytt meiri tíma með sjúklingnum." Henry er mjög meðvitaður um þessa byrði, þess vegna er einbeiting hans með Stretch á „hverdagsleg, endurtekin verkefni sem annars taka tíma umönnunaraðila.
Vy Nguyen er iðjuþjálfi sem hefur unnið með Hello Robot við að samþætta Stretch í umönnunarhlutverk. Með 2,5 milljóna dala styrk til nýsköpunarrannsókna í smáfyrirtækjum frá National Institute of Health og í samstarfi við Wendy Rogers við háskólann í Illinois Urbana-Champaign og Maya Cakmak við háskólann í Washington, hjálpar Nguyen að finna leiðir sem teygja getur verið gagnleg í daglegu lífi Evans.
Það eru mörg verkefni sem geta verið pirrandi fyrir sjúklinginn að treysta á umönnunaraðilann, segir Nguyen. Nokkrum sinnum á klukkustund þjáist Henry af kláða sem hann getur ekki klórað og sem hann lýsir sem lamandi. Í stað þess að þurfa að biðja Jane um hjálp getur Henry látið Stretch taka upp klóraverkfæri og nota vélmennið til að klóra kláðann sjálfur. Þó að þetta kunni að virðast tiltölulega lítið, þá er það gríðarlega þýðingarmikið fyrir Henry, bætir lífsgæði hans á sama tíma og hann dregur úr trausti hans á fjölskyldu og umönnunaraðila. „Teygja getur brúað bilið á milli þess sem Henry gerði fyrir heilablóðfallið og þess sem hann þráir að gera núna með því að gera honum kleift að ná hversdagslegum athöfnum sínum og persónulegum markmiðum á annan og aðlögunarhæfan hátt í gegnum vélmenni,“ útskýrir Nguyen. "Stretch verður framlenging af Henry sjálfum."
Þetta er einstakur eiginleiki færanlegs vélmenni sem gerir það sérstaklega dýrmætt fyrir fólk með fötlun: Stretch gefur Henry sína eigin umboðsskrifstofu í heiminum, sem opnar möguleika sem eru langt umfram hefðbundna iðjuþjálfun. „Rannsakendurnir eru mjög skapandi og hafa fundið ýmsa notkun fyrir teygju sem ég hefði aldrei ímyndað mér,“ segir Henry. Í gegnum Stretch hefur Henry getað spilað póker með vinum sínum án þess að þurfa að treysta á liðsfélaga til að höndla spilin hans. Hann getur sent uppskriftir í prentara, sótt þær og komið með þær til Jane í eldhúsinu þegar hún eldar. Hann getur hjálpað Jane að skila máltíðum, hreinsa upp diska fyrir hana og jafnvel flytja þvottakörfu í þvottahúsið. Einföld verkefni eins og þessi eru kannski mikilvægust, segir Jane. "Hvernig læturðu viðkomandi líða eins og það sem hún leggur til sé mikilvægt og þess virði? Ég sá Stretch geta nýtt sér það. Þetta er gríðarlegt."
Einn daginn notaði Henry Stretch til að gefa Jane rós. Áður segir hún: "Í hvert skipti sem hann tíndi fyrir mig blóm, þakka ég Henry ásamt umönnunaraðilanum. En þegar Henry rétti mér rósina í gegnum Stretch, var engum öðrum að þakka en honum. Og gleðin í Andlit hans þegar hann rétti mér rósina var ótrúlegt."
Henry hefur líka getað notað Stretch til að hafa samskipti við þriggja ára barnabarn sitt, sem er ekki alveg nógu gömul til að skilja fötlun sína og sá hann áður, segir Jane, sem eitthvað eins og húsgögn. Í gegnum Stretch hefur Henry getað spilað litla körfubolta- og keiluleiki með dótturdóttur sinni, sem kallar hann „Papa Wheelie“. „Hún veit að þetta er Henry,“ segir Nguyen, „og vélmennið hjálpaði henni að sjá hann sem manneskju sem getur leikið sér með og skemmt sér með henni á mjög flottan hátt.“
Sá sem vinnur hvað harðast við að breyta Stretch í hagnýtt verkfæri er Henry. Það þýðir að „ýta vélmenninu að takmörkunum sínum til að sjá allt sem það getur gert,“ segir hann. Þó að Stretch sé líkamlega fær um að gera marga hluti (og Henry hefur aukið þá möguleika með því að hanna sérsniðna fylgihluti fyrir vélmennið), er ein stærsta áskorunin fyrir notandann að finna réttu leiðina til að segja vélmenninu nákvæmlega hvernig á að gera það sem þú vilt hafa það að gera.
Henry vann með rannsakendum til að þróa eigið grafískt notendaviðmót til að auðvelda handvirka stjórn á Stretch, með mörgum myndavélarsýnum og stórum skjáhnöppum. En möguleiki Stretch á að hluta til eða fullkomlega sjálfstæður rekstur er að lokum það sem mun gera vélmennið farsælasta. Vélmennið treystir á „mjög ákveðna tegund af sjálfræði, sem kallast aðstoðarsjálfræði,“ útskýrir Jane. "Það er að segja, Henry hefur stjórn á vélmenninu, en vélmennið gerir það auðveldara fyrir Henry að gera það sem hann vill gera." Að taka upp klóraverkfærið sitt er til dæmis leiðinlegt og tímafrekt undir handstýringu því það þarf að færa vélmennið í nákvæmlega rétta stöðu til að ná í verkfærið. Aðstoðandi sjálfræði veitir Henry stjórn á hærra stigi, þannig að hann getur beint Stretch til að fara í rétta stöðu á eigin spýtur. Stretch hefur nú valmynd með foruppteknum hreyfiundirrútum sem Henry getur valið úr. „Ég get þjálfað vélmennið í að framkvæma röð hreyfinga hratt, en ég hef samt fulla stjórn á því hverjar þessar hreyfingar eru,“ segir hann.
Henry bætir við að það sé stærsta áskorunin um þessar mundir að koma hjálparsjálfræði vélmennisins á það stig að það sé hagnýtt og auðvelt í notkun. Stretch getur sjálfstætt siglt í gegnum húsið og einnig er hægt að stjórna handleggnum og gripnum á áreiðanlegan hátt. En það þarf að leggja meiri vinnu í að útvega einföld viðmót (eins og raddstýringu) og tryggja að auðvelt sé að kveikja á vélmenninu og slekkur ekki á sér óvænt. Það er eftir allt saman enn rannsóknarvélbúnaður. Þegar búið er að takast á við áskoranirnar með sjálfræði, viðmót og áreiðanleika, segir Henry, "símtalið mun snúast að kostnaðarmálum."
Henry Evans notar Stretch vélmenni til að gefa sjálfum sér hrærð egg.
$20,000 verðmiði fyrir vélmenni er verulegur og spurningin er hvort Stretch geti orðið nógu gagnlegt til að réttlæta kostnaðinn fyrir fólk með vitræna og líkamlega skerðingu. „Við ætlum að halda áfram að endurtaka okkur til að gera Stretch á viðráðanlegu verði,“ segir Charlie Kemp hjá Hello Robot. "Við viljum búa til vélmenni fyrir heimilið sem allir geta notað og við vitum að hagkvæmni er skilyrði fyrir flest heimili."
En jafnvel á núverandi verði, ef Stretch getur dregið úr þörfinni fyrir mannlegan umönnunaraðila í sumum aðstæðum, mun vélmennið byrja að borga fyrir sig. Mannleg umönnun er mjög dýr – meðaltalið á landsvísu er yfir $5,000 á mánuði fyrir heimilislækni, sem er einfaldlega óviðráðanlegt fyrir marga, og vélmenni sem gæti dregið úr þörfinni fyrir umönnun um nokkrar klukkustundir. viku myndi borga sig upp á örfáum árum. Og þetta er ekki að taka með í reikninginn gildi umönnunar sem aðstandendur veita. Jafnvel fyrir Evanses, sem eru með ráðinn umönnunaraðila, fellur mikið af daglegri umönnun Henry undir Jane. Þetta er algeng staða fyrir fjölskyldur að finna sig í, og það er líka þar sem Stretch getur verið sérstaklega gagnlegt: með því að leyfa fólki eins og Henry að stjórna fleiri eigin þörfum án þess að þurfa eingöngu að treysta á hjálp einhvers annars.
Henry Evans notar sérsniðið grafískt notendaviðmót sitt til að stjórna Stretch vélmenninu til að taka upp handklæði,
settu handklæðið í þvottakörfu og dragðu síðan þvottakörfuna í þvottahúsið.
Teygja hefur enn nokkrar verulegar takmarkanir. Vélmennið getur aðeins lyft um 2 kílóum, þannig að það getur ekki stjórnað líkama Henrys eða útlimum, til dæmis. Það er heldur ekki hægt að fara upp og niður stiga, er ekki hannað til að fara út og krefst samt mikils tæknilegra inngripa. Og sama hversu fær Stretch (eða vélmenni eins og Stretch) verða, Jane Evans er viss um að þeir muni aldrei geta komið í stað mannlegra umönnunaraðila, né myndi hún vilja það. „Þetta er augnaráðið frá einni manneskju til annars,“ segir hún. "Það eru orðin sem koma út úr þér, tilfinningarnar. Mannleg snerting er svo mikilvæg. Þessi skilningur, þessi samúð - vélmenni getur ekki komið í staðinn fyrir það."
Teygja gæti enn verið langt frá því að verða neysluvara, en það er vissulega áhugi fyrir því, segir Nguyen. „Ég hef talað við annað fólk sem er með lömun og það vill fá teygju til að stuðla að sjálfstæði sínu og draga úr þeirri aðstoð sem þeir biðja umönnunaraðila sína oft um að veita. Kannski ættum við að dæma notagildi hjálparvélmenna ekki út frá þeim verkefnum sem það getur framkvæmt fyrir sjúkling, heldur frekar út frá því sem vélmennið táknar fyrir þann sjúkling, fjölskyldu hans og umönnunaraðila. Reynsla Henry og Jane sýnir að jafnvel vélmenni með takmarkaða getu getur haft gríðarleg áhrif á notandann. Eftir því sem vélmenni verða hæfari munu þessi áhrif aðeins aukast.
„Ég sé örugglega vélmenni eins og Stretch vera á heimilum fólks,“ segir Jane. "Hvenær, er spurningin? Mér finnst ekki eins og það sé heilmikið í burtu. Ég held að við séum að nálgast." Hjálpsamleg heimilisvélmenni geta ekki komið nógu fljótt, eins og Jane minnir okkur á: "Við ætlum öll að vera þarna einn daginn, á einhvern hátt, form eða form." Mannlegt samfélag eldist hratt. Flest okkar munu á endanum þurfa aðstoð við athafnir daglegs lífs og áður en þá munum við aðstoða vini okkar og fjölskyldu. Vélmenni hafa möguleika á að létta þá byrði fyrir alla.
Og fyrir Henry Evans er Stretch þegar að gera gæfumun. „Þeir segja að það síðasta sem deyja sé von,“ segir Henry. "Fyrir alvarlega fatlaða, sem kraftaverk í læknisfræðilegum byltingum virðast ekki framkvæmanleg á ævi okkar, eru vélmenni besta vonin um verulegt sjálfstæði."
Greinin er birt á vefsíðunni:https://spectrum.ieee.org/stretch-assistive-robot