EN 2010, HENRY EVANS a vu un robot à la télévision. Il s'agissait d'un PR2 de la société de robotique Willow Garage, et Charlie Kemp, professeur de robotique à Georgia Tech, démontrait comment le PR2 était capable de localiser une personne et de lui apporter un flacon de médicament. Pour la plupart des spectateurs ce jour-là, le PR2 n’était guère plus qu’une nouveauté. Mais pour Evans, le robot avait le potentiel de changer la vie. "J'ai imaginé PR2 comme un substitut à mon corps", explique Evans. "J'ai imaginé l'utiliser comme un moyen de manipuler à nouveau mon environnement physique après des années passées au lit."
Huit ans plus tôt, à l'âge de 40 ans, Henry travaillait comme directeur financier dans la Silicon Valley lorsqu'il a été victime d'une attaque semblable à un accident vasculaire cérébral provoqué par une anomalie congénitale et, du jour au lendemain, il est devenu une personne muette atteinte de tétraplégie. "Un jour, j'étais un 6'4", 200 Lb. exécutif", a écrit Evans sur son blog en 2006. "J'ai toujours été farouchement indépendant, probablement à tort. D’un seul coup, je suis devenu complètement dépendant de tout…. Chaque chose que je veux faire, je dois demander à quelqu'un d'autre de le faire et je compte sur lui pour le faire. " Evans est capable de bouger ses yeux, sa tête et son cou, et de bouger légèrement son pouce gauche. Il peut contrôler un ordinateur. curseur utilisant des mouvements de tête et un clavier à l'écran pour taper environ 15 mots par minute, c'est ainsi qu'il a communiqué avec IEEE Spectrum pour cette histoire.
Henry Evans se rase avec l'aide d'un robot PR2 en 2012.
Après avoir pris contact avec Kemp de Georgia Tech et en partenariat avec Willow Garage, Evans et sa femme Jane ont commencé à collaborer avec les roboticiens sur un projet appelé Robots for Humanity. L’objectif était de trouver des moyens de prolonger l’autonomie des personnes handicapées, en les aidant ainsi que, tout aussi important, leurs soignants, à vivre une vie meilleure et plus épanouissante. Le PR2 a été la première des nombreuses technologies d'assistance développées par Robots for Humanity, et Henry a finalement pu utiliser le robot pour (entre autres choses) s'aider à se raser et à gratter ses propres démangeaisons pour la première fois en une décennie.
"Les robots ont toujours été pour moi de la science-fiction", m'a dit Jane Evans. "Quand j'ai commencé ce voyage avec Henry, il ne m'était jamais venu à l'esprit que j'aurais un robot dans ma maison. Mais j'ai dit à Henry : 'Je suis prêt à vivre cette aventure avec toi.' Tout le monde a besoin d'un but dans la vie. Henry a perdu ce but lorsqu'il s'est retrouvé piégé dans son corps, et le voir adopter un nouveau but a permis à mon mari de retrouver sa vie."
Henry souligne qu'un appareil d'assistance doit non seulement accroître l'autonomie de la personne handicapée, mais également faciliter la vie de l'aidant. "Les soignants sont très occupés et n'ont aucun intérêt (et souvent aucune aptitude) pour la technologie", explique-t-il. "Donc, si ce n'est pas très simple à configurer et que cela ne leur fait pas gagner beaucoup de temps, il ne sera tout simplement pas utilisé."
Même si le PR2 avait beaucoup de potentiel, il était trop gros, trop cher et trop technique pour une utilisation régulière dans le monde réel. "Cela a coûté 400 $000", se souvient Jane. "Il pesait 400 livres. Il pourrait détruire notre maison s'il heurtait des objets ! Mais j'ai réalisé que le PR2 est comme les premiers ordinateurs - et si c'est ce qu'il faut pour apprendre à aider quelqu'un, ça vaut le coup."
Pour Henry et Jane, le PR2 était un projet de recherche plutôt qu'un outil utile. C'était la même chose pour Kemp à Georgia Tech : un robot aussi peu pratique que le PR2 ne pourrait jamais avoir un impact direct en dehors d'un contexte de recherche. Et Kemp avait de plus grandes ambitions. "Dès le début, nous essayions d'emmener nos robots dans de vraies maisons et d'interagir avec de vraies personnes", dit-il. Pour ce faire, avec un PR2, il fallait l'aide d'une équipe de roboticiens expérimentés et d'un camion équipé d'un hayon motorisé. Huit ans après le début du projet Robots for Humanity, ils ne disposaient toujours pas d'un robot suffisamment pratique pour que des personnes comme Henry et Jane puissent l'utiliser réellement. "J'ai trouvé cela incroyablement frustrant", se souvient Kemp.
En 2016, Kemp a commencé à travailler sur la conception d'un nouveau robot. Le robot exploiterait des années de progrès en matière de matériel et de puissance de calcul pour réaliser bon nombre des choses que le PR2 pouvait faire, mais d'une manière simple, sûre et abordable. Kemp a trouvé une âme sœur en la personne d'Aaron Edsinger, qui, comme Kemp, avait obtenu un doctorat. au MIT sous la direction de Rodney Brooks. Edsinger a ensuite cofondé une startup de robotique rachetée par Google en 2013. "J'étais frustré par la complexité des robots construits pour effectuer des manipulations dans les environnements domestiques et autour des personnes", explique Edsinger. "[L'idée de Kemp] a résolu beaucoup de problèmes de manière élégante." En 2017, Kemp et Edsinger ont fondé Hello Robot pour concrétiser leur vision.
Le robot conçu par Kemp et Edsinger s'appelle Stretch. Il est petit et léger, facilement déplaçable par une seule personne. Et avec un prix commercial de 20 $ US000, Stretch ne représente qu'une infime fraction du coût d'un PR2. Le coût inférieur est dû à la simplicité de Stretch : il possède un seul bras, avec juste assez de degrés de liberté pour lui permettre de monter et descendre, de s'étendre et de se rétracter, ainsi qu'une articulation du poignet qui se plie d'avant en arrière. La pince située à l'extrémité du bras est basée sur un outil de préhension d'assistance populaire (et peu coûteux) que Kemp a trouvé sur Amazon. La détection est axée sur les exigences fonctionnelles, avec un évitement d'obstacles de base pour la base ainsi qu'une caméra de profondeur sur une tête panoramique et inclinable au sommet du robot. Stretch est également capable d’effectuer des tâches de base de manière autonome, comme saisir des objets et se déplacer d’une pièce à l’autre.
Cette approche minimaliste de la manipulation mobile présente des avantages qui vont au-delà du coût abordable de Stretch. Les robots peuvent être difficiles à contrôler manuellement, et chaque articulation supplémentaire ajoute une complexité supplémentaire. Même pour les utilisateurs non handicapés, diriger un robot avec de nombreux degrés de liberté différents à l'aide d'un clavier ou d'une manette de jeu peut s'avérer fastidieux et nécessite une expérience substantielle pour bien le faire. La simplicité de Stretch peut en faire un outil plus pratique que les robots dotés de plus de capteurs ou de degrés de liberté, en particulier pour les utilisateurs novices ou pour les utilisateurs présentant des déficiences susceptibles de limiter leur capacité à interagir avec le robot.
Un robot Stretch sous le contrôle d'Henry Evans aide sa femme, Jane, à préparer les repas et à nettoyer.
"La chose la plus importante que Stretch puisse faire pour un patient est de donner un sens à sa vie", explique Jane Evans. "Cela se traduit par une contribution à certaines activités qui font fonctionner la maison, afin qu'ils ne se sentent pas sans valeur. L'étirement peut alléger une partie du fardeau du soignant afin que celui-ci puisse passer plus de temps avec le patient." Henry est parfaitement conscient de ce fardeau, c'est pourquoi il se concentre avec Stretch sur « des tâches banales et répétitives qui autrement prennent du temps aux soignants ».
Vy Nguyen est un ergothérapeute qui a travaillé avec Hello Robot pour intégrer Stretch dans un rôle de soignant. Grâce à une subvention de 2,5 millions de dollars pour la recherche sur l'innovation dans les petites entreprises des National Institutes of Health et en partenariat avec Wendy Rogers de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et Maya Cakmak de l'Université de Washington, Nguyen aide à trouver des moyens par lesquels Stretch peut être utile dans la vie quotidienne des Evans.
De nombreuses tâches peuvent être frustrantes pour le patient et dépendre de son soignant, explique Nguyen. Plusieurs fois par heure, Henry souffre de démangeaisons qu'il ne parvient pas à gratter, et qu'il qualifie de débilitantes. Plutôt que d'avoir à demander de l'aide à Jane, Henry peut demander à Stretch de prendre un outil à gratter et d'utiliser le robot pour gratter lui-même ces démangeaisons. Même si cela peut sembler une chose relativement minime, c'est extrêmement significatif pour Henry, car il améliore sa qualité de vie tout en réduisant sa dépendance à l'égard de sa famille et de ses soignants. "Stretch peut combler le fossé entre ce qu'Henry faisait avant son accident vasculaire cérébral et ce qu'il aspire à faire maintenant en lui permettant d'accomplir ses activités quotidiennes et ses objectifs personnels d'une manière différente et adaptable via un robot", explique Nguyen. "Stretch devient une extension d'Henry lui-même."
Il s'agit d'une propriété unique d'un robot mobile qui le rend particulièrement précieux pour les personnes handicapées : Stretch donne à Henry sa propre agence dans le monde, ce qui ouvre des possibilités qui vont bien au-delà de l'ergothérapie traditionnelle. "Les chercheurs sont très créatifs et ont trouvé plusieurs utilisations du Stretch que je n'aurais jamais imaginées", note Henry. Grâce à Stretch, Henry a pu jouer au poker avec ses amis sans avoir à compter sur un coéquipier pour manipuler ses cartes. Il peut envoyer des recettes à une imprimante, les récupérer et les apporter à Jane dans la cuisine pendant qu'elle cuisine. Il peut aider Jane à lui livrer des repas, à lui débarrasser la vaisselle et même à transporter un panier de linge jusqu'à la buanderie. Des tâches simples comme celles-ci sont peut-être les plus significatives, dit Jane. "Comment faire en sorte que cette personne ait le sentiment que sa contribution est importante et utile ? J'ai vu Stretch être capable d'exploiter cela. C'est énorme."
Un jour, Henry a utilisé Stretch pour offrir une rose à Jane. Avant cela, dit-elle : « Chaque fois qu'il cueillait des fleurs pour moi, je remercie Henry ainsi que le soignant. Mais quand Henry m'a remis la rose par l'intermédiaire de Stretch, il n'y avait personne d'autre à remercier que lui. son visage quand il m'a tendu cette rose était incroyable."
Henry a également pu utiliser Stretch pour interagir avec sa petite-fille de trois ans, qui n'est pas assez âgée pour comprendre son handicap et qui le considérait auparavant, dit Jane, comme une sorte de meuble. Grâce à Stretch, Henry a pu jouer à de petites parties de basket-ball et de bowling avec sa petite-fille, qui l'appelle « Papa Wheelie ». "Elle sait que c'est Henry", dit Nguyen, "et le robot l'a aidée à le voir comme une personne qui peut jouer et s'amuser avec elle d'une manière très cool."
La personne qui travaille le plus dur pour transformer Stretch en un outil pratique est Henry. Cela signifie « pousser le robot dans ses retranchements pour voir tout ce qu'il peut faire », dit-il. Bien que Stretch soit physiquement capable de faire beaucoup de choses (et Henry a étendu ces capacités en concevant des accessoires personnalisés pour le robot), l'un des plus grands défis pour l'utilisateur est de trouver la bonne façon de dire au robot exactement comment faire ce que vous voulez. faire.
Henry a collaboré avec les chercheurs pour développer sa propre interface utilisateur graphique afin de faciliter le contrôle manuel de Stretch, avec plusieurs vues de caméra et de grands boutons à l'écran. Mais le potentiel de Stretch pour un fonctionnement partiellement ou totalement autonome est en fin de compte ce qui fera le succès du robot. Le robot s'appuie sur "un type d'autonomie très particulier, appelé autonomie d'assistance", explique Jane. "Autrement dit, Henry contrôle le robot, mais le robot permet à Henry de faire plus facilement ce qu'il veut faire." Ramasser son outil à gratter, par exemple, est fastidieux et prend du temps en commande manuelle, car le robot doit être déplacé exactement dans la bonne position pour saisir l'outil. L'autonomie d'assistance donne à Henry un contrôle de niveau supérieur, de sorte qu'il peut diriger Stretch pour qu'il se mette seul dans la bonne position. Stretch dispose désormais d'un menu de sous-programmes de mouvements préenregistrés parmi lesquels Henry peut choisir. "Je peux entraîner le robot à effectuer une série de mouvements rapidement, mais je contrôle toujours totalement la nature de ces mouvements", dit-il.
Henry ajoute qu'amener l'autonomie d'assistance du robot à un point où il soit fonctionnel et facile à utiliser est le plus grand défi à l'heure actuelle. Stretch peut naviguer de manière autonome dans la maison, et le bras et la pince peuvent également être contrôlés de manière fiable. Mais il reste encore du travail à faire pour fournir des interfaces simples (comme la commande vocale) et pour garantir que le robot est facile à allumer et ne s'éteint pas de manière inattendue. Après tout, il s’agit toujours de matériel de recherche. Une fois les défis liés à l'autonomie, aux interfaces et à la fiabilité résolus, dit Henry, « la conversation se tournera vers les questions de coûts ».
Henry Evans utilise un robot Stretch pour se nourrir d'œufs brouillés.
Un prix de 20 $000 pour un robot est considérable, et la question est de savoir si Stretch peut devenir suffisamment utile pour justifier son coût pour les personnes souffrant de déficiences cognitives et physiques. "Nous allons continuer à itérer pour rendre Stretch plus abordable", déclare Charlie Kemp de Hello Robot. "Nous voulons fabriquer des robots pour la maison qui peuvent être utilisés par tout le monde, et nous savons que le prix abordable est une exigence pour la plupart des foyers."
Mais même à son prix actuel, si Stretch parvient à réduire le besoin d’un soignant humain dans certaines situations, le robot commencera à s’autofinancer. Les soins humains coûtent très cher : la moyenne nationale dépasse 5 $000 par mois pour une aide-soignante à domicile, ce qui est tout simplement inabordable pour de nombreuses personnes, et un robot qui pourrait réduire le besoin de soins humains de quelques heures par an. la semaine serait rentabilisée en quelques années seulement. Et c’est sans compter la valeur des soins prodigués par les proches. Même pour les Evans, qui ont une aide-soignante embauchée, une grande partie des soins quotidiens d'Henry incombe à Jane. Il s'agit d'une situation courante dans laquelle se trouvent les familles, et c'est aussi là que Stretch peut être particulièrement utile : en permettant à des personnes comme Henry de gérer davantage leurs propres besoins sans avoir à compter exclusivement sur l'aide de quelqu'un d'autre.
Henry Evans utilise son interface utilisateur graphique personnalisée pour contrôler le robot Stretch afin de ramasser une serviette,
placez la serviette dans un panier à linge, puis remorquez le panier à linge jusqu'à la buanderie.
Stretch présente encore des limites importantes. Le robot ne peut soulever qu'environ 2 kilogrammes, il ne peut donc pas manipuler le corps ou les membres d'Henry, par exemple. Il ne permet pas non plus de monter et de descendre les escaliers, n’est pas conçu pour sortir et nécessite néanmoins de nombreuses interventions techniques. Et peu importe les capacités de Stretch (ou des robots comme Stretch), Jane Evans est sûre qu'ils ne pourront jamais remplacer les soignants humains, et elle ne le voudrait pas non plus. "C'est le regard dans les yeux d'une personne à une autre", dit-elle. "Ce sont les mots qui sortent de vous, les émotions. Le contact humain est si important. Cette compréhension, cette compassion, un robot ne peut pas remplacer cela."
Le stretch est peut-être encore loin de devenir un produit de consommation, mais il suscite certainement un intérêt, dit Nguyen. "J'ai parlé avec d'autres personnes paralysées et elles aimeraient qu'un Stretch favorise leur indépendance et réduise la quantité d'assistance qu'elles demandent fréquemment à leurs soignants." Peut-être devrions-nous juger de l'utilité d'un robot d'assistance non pas en fonction des tâches qu'il peut effectuer pour un patient, mais plutôt en fonction de ce que le robot représente pour ce patient, ainsi que pour sa famille et ses soignants. L'expérience d'Henry et Jane montre que même un robot aux capacités limitées peut avoir un impact énorme sur l'utilisateur. À mesure que les robots deviennent plus performants, cet impact ne fera qu’augmenter.
"Je vois vraiment des robots comme Stretch dans les maisons", déclare Jane. "Quand est la question ? Je n'ai pas l'impression que ce soit dans des éternités. Je pense que nous nous rapprochons." Les robots domestiques utiles ne peuvent pas arriver assez tôt, comme nous le rappelle Jane : "Nous serons tous là un jour, d'une manière ou d'une autre." La société humaine vieillit rapidement. La plupart d'entre nous auront éventuellement besoin d'aide pour les activités de la vie quotidienne et, avant cela, nous aiderons nos amis et notre famille. Les robots ont le potentiel d’alléger ce fardeau pour tout le monde.
Et pour Henry Evans, Stretch fait déjà la différence. "On dit que la dernière chose qui meurt, c'est l'espoir", dit Henry. "Pour les personnes gravement handicapées, pour lesquelles des avancées médicales miraculeuses ne semblent pas réalisables de notre vivant, les robots constituent le meilleur espoir d'une indépendance significative."
L'article est reproduit sur le site Internet :https://spectrum.ieee.org/stretch-assistive-robot