机器人如何服务最需要帮助的人

2010年，亨利•埃文斯（Henry Evans）在电视上看到了一款机器人——来自机器人公司Willow Garage的PR2，当时佐治亚理工学院机器人专业的教授查理•坎普（Charlie Kemp）正在展示PR2如何确定人的位置并为其拿一瓶药。对于那天的大多数观众而言，PR2不过是一种新奇事物。但对埃文斯而言，这款机器人有可能改变他的生活。“我把PR2想象成自己身体的替代品，”埃文斯说，“卧床多年，我想象着用它来再次操纵身体。”

8年前，40岁的亨利在硅谷担任首席财务官，由于先天缺陷，他患上了类似中风的疾病，一夜之间，他成了一个四肢瘫痪、口不能言的人。2006年，埃文斯在博客中写道：“原本我是身高6英尺4英寸、体重200磅的一名公司高管。我一直非常独立，可能都独立得有些过头。一朝中风，我突然完全无法自理......我想做的每一件事都需要别人帮忙，也只能靠别人去做。”埃文斯只能移动双眼、头和脖子，也能稍微动动自己的左手大拇指。他可以通过头部的动作和屏幕上的软键盘控制电脑光标，以每分钟大约15个单词的速度打字，这也是他就本篇故事与《科技纵览》沟通交流的方式。

与乔治亚理工学院的坎普取得联系并与Willow Garage公司合作后，埃文斯和妻子简• 埃文斯（Jane Evans）开始与机器人专家共同开展一个名为“机器人造福人类”的项目。该项目的目标是找到方法提高残疾人的独立性，帮助残疾人及其照料者生活得更美好、更充实。PR2是通过“机器人造福人类”项目开发的诸多辅助技术中的首项技术，借助机器人（和其他辅助），亨利在卧床10年后终于又能自己刮胡子和挠痒痒了。

为了给头部挠痒，亨利使用了经过改造的梳子，这把梳子带有机器人更容易抓住的软套。

“对我来说，机器人一直是科幻小说里的东西。”简•埃文斯对我说，“第一次和亨利开始这个项目时，我从未想过自己家里会有一个机器人。但我告诉亨利：‘我已经准备好和你一起探险了。’每个人都需要有人生目标。亨利身体受限后失去了自己的目标，而我看到他又拥抱了新的目标——这让我的丈夫重获新生。”

亨利强调，辅助设备不仅要提高残疾人的独立性，还要使其照料者的生活更轻松。他解释道：“照料者非常忙，对技术没有兴趣（通常也不具备技术能力）。因此，如果设备的安装不够简单，也不能节省大量时间，它就不会被使用。”

虽然PR2潜力巨大，但它过于庞大、过于昂贵，而且要在现实世界中得到常规使用，其技术性太强。“它的价格高达40万美元，”简回忆道，“重达400磅。如果它撞到东西，可能我们的屋子都会毁了！不过我意识到PR2就像第一台电脑——如果这就是学习帮助他人所需要的，那就值得。”

对亨利和简而言，PR2是一项研究项目而非有用的工具。对乔治亚理工学院的坎普而言亦是如此，类似PR2的不够实用的机器人永远不会在研究环境之外产生直接影响。坎普有着更大的抱负。“我们从一开始就试图让机器人走入真实家庭，与真实的人互动。”他说。要用PR2实现这一点，需要经验丰富的机器人专家团队和一辆装有电动升降门的卡车的帮助。“机器人造福人类”项目进行了8年，仍未出现一款足够实用的机器人让亨利和简这样的人真正用得上。坎普回忆道：“我觉得非常沮丧。”

2016年，坎普开始设计一款新的机器人。新的机器人可利用多年来在硬件和计算能力方面的进步，完成PR2可以做到的许多事情，不过是以简单、安全、实惠的方式实现。坎普找到了志趣相投的亚伦•埃德辛格（Aaron Edsinger）。埃德辛格和坎普一样，师从罗德尼•布鲁克斯（Rodney Brooks），在麻省理工学院获得了博士学位。埃德辛格曾与人共同创立了一家机器人初创公司，该公司于2013年被谷歌收购。埃德辛格说：“打造在家庭环境中围绕人类进行操控的机器人十分复杂，我对此感到很沮丧。（坎普的想法）简单且完美地解决了很多问题。”2017年，坎普和埃德辛格创立了Hello Robot公司来实现他们的愿景。

坎普和埃德辛格设计的机器人名为Stretch。它小而轻，一个人就能轻松移动它。Stretch的商业价格为2万美元，只是PR2价格的零头。成本低是因为Stretch结构简单，它只有一个手臂，活动角度刚好能够上下移动、伸展和收缩，此外还有一个可前后弯曲的腕关节。手臂末端的夹持器以坎普在亚马逊上找到的一种流行（且便宜）的辅助抓取工具为基础。传感主要集中在功能需求上，底座有基本的避障能力，机器人上方云台头部装有深度摄像头。Stretch还能自主执行基本任务，如抓取物体和从一个房间移动到另一个房间。

如此极简的移动操控带来的好处不仅仅是Stretch实惠的价格。机器人很难人工控制，且每增加一个关节都会额外提高其复杂性。即便是健全的用户，要使用键盘或游戏手柄指挥具有多种自由度的机器人可能也很枯燥乏味，并且需要大量经验才能做好。与具备更多传感器或自由度的机器人相比，Stretch的简单性使其更实用，对于新手用户或者与机器人互动受限的残障用户而言尤其如此。

“Stretch为病人做的最重要的事情是让他们的生活有意义。”简•埃文斯解释道，“这意味着他们可以为自己的家作出贡献，而不会觉得自己毫无价值。Stretch可以减轻照料者的部分负担，让他们可以花更多的时间陪伴病人。”亨利敏锐地意识到了这种负担，这也是他重点关注Stretch“完成单调重复的任务，避免占用照料者时间”的原因。

阮维（Vy Nguyen，音）是一名职业治疗师，她一直在与Hello Robot合作，致力于将Stretch融入护理工作中。阮维获得了美国国立卫生研究院提供的250万美元小企业创新研究资助，并与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的温迪•罗杰斯（Wendy Rogers）和华盛顿大学的玛雅•卡克马克（Maya Cakmak）合作，帮助寻找能让Stretch在埃文斯一家日常生活中发挥作用的方法。

阮维(左)是Hello Robot公司的一名职业治疗师，她一直在与亨利和简密切合作，为他们的家庭开发有用的Stretch应用。

阮维说，病人有许多事都需要依靠照料者，这让他们感到沮丧。亨利每小时都有好几次自己挠不到痒，他说这让自己很无力。有了Stretch，亨利就不必向简求助，而可以让Stretch拿起挠痒工具，用这个机器人来挠痒。虽然这件事看似很小，但对亨利而言却意义重大，它提高了他的生活质量，并减少了对家人和照料者的依赖。“亨利中风前能做的事情现在想做也做不了，Stretch能够弥补这一差距，让亨利得以通过机器人以一种不同的、适应性强的方式进行日常活动和实现个人目标。”阮维解释道，“Stretch成为了亨利本人的延伸。”

这是移动机器人对残疾人而言尤其有价值的独特属性：Stretch让亨利在世上有了自己的代理人，开辟了远远超出传统职业治疗的可能性。亨利注意到，“研究人员非常有创造力，发现了我从未想象到的Stretch的几种用途。”借助Stretch，亨利可以与朋友们一起玩扑克，不需要靠队友来帮他理牌。他可以将食谱发送给打印机、取出打印好的食谱，再拿给在厨房做饭的简。他可以帮简端食物、帮她洗碗，甚至能帮她把一篮要洗的衣服送到洗衣间。简说，这样的简单任务可能是最有意义的。“你会怎样让人觉得他们自己的贡献是重要的、值得的？Stretch能做到这一点。因此它的意义重大。”

亨利的控制界面有多个摄像头视图和大按钮，亨利可以更容易地完成任务，例如自己吃东西(左下)。使用Stretch，亨利可以在不需要帮助的情况下与家人和朋友一起打牌、玩游戏(左上)。亨利还可以帮简做厨房里的家务(右)。

一天，亨利用Stretch送给了简一朵玫瑰花。她说，在那之前，“每次他为我摘花，我都会感谢亨利和护理人员。但是，当亨利通过Stretch把玫瑰递给我时，除了他，我不需要感谢其他任何人。当他把那朵玫瑰递给我时，他脸上的喜悦令人难以置信。”

亨利还能通过Stretch与3岁的孙女互动，简说，孙女还太小，不能理解他的残疾，以前看他就像看家具一样。通过Stretch，亨利已经能够和他的孙女一起玩游戏和画画，孙女叫他“轮椅爷爷”。阮维表示：“她知道亨利是爷爷，在机器人的帮助下，她把亨利看作了一个可以用非常酷的方式和她一起愉快玩耍的人。”

通过Stretch，亨利可以陪伴孙女一起玩游戏。

为了让Stretch变成实用的工具，做出最大努力的人是亨利。这意味着“把机器人推向极限，看看它能做什么”，亨利说。虽然Stretch在物理上能够做很多事情（通过为机器人设计定制配件，亨利扩展了相关功能），但用户面临的最大挑战之一是找到正确的方法来让机器人准确地完成自己想让它做的事。这对残疾人和老年人而言尤其困难，他们可能无法使用鼠标和键盘或游戏手柄来控制机器人不同的自由度。

亨利与研究人员合作开发了自己的图形用户界面，利用多个摄像头视图和触屏大按钮，使手动控制Stretch更容易。但最终让这款机器人大获成功的是Stretch部分或完全自主操作的潜力。简解释称，该机器人依靠的是“一种非常特殊的自主模式，称为辅助自主性。也就是说，虽然是亨利控制着机器人，但机器人会让亨利更容易做他想做的事。”例如，在手动控制下，亨利要拿起挠痒工具既繁琐又耗时，因为机器人必须移动到正确的位置才能抓住工具。辅助自主性让亨利实现了更高级别的控制，这样他就可以指挥Stretch自己移动到正确的位置。现在，Stretch有了预先录入的动作子程序，亨利可以从中进行选择。他说：“我可以训练机器人快速完成一系列动作，但具体做哪些动作仍然完全由我控制。”

亨利补充道，目前最大的挑战是让机器人的辅助自主程度达到使其功能齐全且易于使用的水平。Stretch可以在屋内自主导航，其手臂和夹持器可以被可靠地控制。不过，在提供简单界面（如语音控制），以及确保机器人易于开启且不会意外关闭等方面，需要做的工作还有很多。毕竟，它仍是研究阶段的硬件。亨利表示，一旦解决了自主性、界面和可靠性方面的挑战，“关注点将转向成本问题。”

2万美元的价格对一台机器人而言是相当可观的，问题在于，对于认知和身体有障碍的人而言，Stretch的价值是否足够。Hello Robot公司的查理•坎普称：“我们将不断迭代，让Stretch更实惠。我们希望制造出人人都能使用的家用机器人，我们知道实惠是大多数家庭的要求。”

不过，如果Stretch能够在某些情况下减少对人类照料者的需求，即使以目前的价格，它也将物有所值。人工护理非常昂贵，在美国，聘请一个家庭健康助手每月的平均花费超过5000美元，这对许多人而言是难以负担的，而一个机器人可以每周减少数小时的人工护理需求，在短短几年内就能收回成本。这还没有考虑到由亲属照顾的情况。即使埃文斯一家雇了保姆，日常照顾亨利的许多工作仍由简负责。这种情况在许多家庭都很常见，这也是Stretch大有帮助之处：它能让像亨利这样的人拥有更多的自理能力，不必完全依赖他人的帮助。

Stretch仍然有一些明显的局限性。例如，这款机器人只能举起约2公斤的物品，所以无法操纵亨利的身体或四肢。它也无法上下楼梯、设计不能满足室外需求，且仍需大量的技术干预。简•埃文斯确信，无论Stretch（或类似Stretch的机器人）多么能干，它们都永远无法取代人类照料者，她也不希望它们取代人类。她说：“人与人之间的凝望、口中说出的语言、人的情感、人情味十分重要。这种理解和共情是机器人无法取代的。”

阮维表示，虽然Stretch距离成为消费产品可能还很远，但人们肯定会对它感兴趣。“我和其他瘫痪人士谈过，他们希望Stretch能提高其独立能力，减少他们要求照料者提供的帮助。”判断一台辅助机器人是否有用，也许我们不应该看它能为病人完成多少任务，而应该看它能为病人、病人家属和照料者带来什么。亨利和简的经验表明，即使能力有限的机器人也能对用户产生巨大影响。随着机器人的能力日益增强，这种影响只会越来越大。

“我肯定，像Stretch这样的机器人会出现在人们的家中。”简说，“问题是什么时候才能出现？我认为这一天不会很遥远，我们正在接近目标。”有用的家用机器人不会很快就出现，正如简提醒的那样：“总有一天，它们会以某种方式、某种形状或形式出现。”人类社会正迅速老龄化。我们大多数人最终都会在日常生活活动中需要一些帮助，在那之前，我们要为自己的朋友和家人提供帮助。机器人有可能减轻每个人的负担。

Stretch已经给亨利•埃文斯带来了改变。亨利说：“常言道，最难以磨灭的是希望。对于严重残疾的人来说，有生之年看到奇迹般的医学突破似乎并不容易，机器人则是他们获得实质独立的最大希望。”

作者：Evan Ackerman