今年8月，欧洲杯盘口网址(卡耐基梅隆大学)的学生Akhil Padmanabha和Janavi Gupta前往亨利•埃文斯(Henry Evans)和简•埃文斯(Jane Evans)在旧金山湾区的家时，如果感到有点焦虑，那也不能怪他们. 

在接下来的七天里，学生们将和陌生人住在一起. 最重要的是，亨利，一个四肢瘫痪的人，会花一周的时间 头戴式辅助远程操作(HAT)(在新窗口中打开) -一个控制移动机器人的实验界面-进行测试.

与其他接口相比，HAT对精细运动技能的要求更少，可以帮助患有某种形式瘫痪或类似运动障碍的人控制移动机器人和机械手. 它允许用户通过头部运动和语音识别来控制移动机器人, 该设备的不同版本配备了免提麦克风和头戴式传感器. 

帕德玛纳巴和古普塔很快意识到，他们可能感到的任何恐慌都是多余的. 亨利，他失去了四肢活动和说话的能力 脑干中风 二十年前, 喜欢用HAT通过移动头部来控制机器人，在某些情况下，他更喜欢HAT而不是他通常使用的电脑屏幕.

“我们很高兴看到它在现实世界中运行良好，”帕德马纳巴博士说.D. 领导HAT研究团队的机器人专业学生. “在过去的一周里，Henry越来越熟练地使用HAT，并给了我们很多有价值的反馈.” 

在家庭审判期间, 研究人员让亨利执行预先设定好的任务, 比如拿饮料, 一边吃一边挠痒痒. 亨利导演了一个机器人——“伸展”, 这是一种商用的移动机器人，它的单臂上装有一个钳子状的抓手，用HAT来控制它. 

每天, 亨利完成了所谓的毯子+纸巾+垃圾任务, 包括把毯子从他身上挪开, 抓起一张纸巾，用它擦脸, 然后把纸巾扔掉. 随着时间的推移，亨利做得越来越快，出错也越来越少.

亨利说，他更喜欢用HAT和机器人一起完成某些任务，而不是依靠护理人员.

“绝对是挠痒痒，”他说. “我很乐意让它整天站在我身边，随时准备这样做，或者用毛巾捂住我的嘴. 此外，喂我吃软食，拉百叶窗，在房间里做些零工.”

一个特别的创新, 一种名为“驾驶员辅助”的软件，可以帮助机器人的抓手与用户想要拿起的物体对齐, “太棒了,亨利说. 驾驶员辅助让用户控制，同时进行微调和修正，这可能使控制机器人既繁琐又苛刻.

“这比我试图抓住的任何东西都要好,亨利说, 他补充说，他希望看到每个控制Stretch机器人的界面都使用驾驶员辅助系统.

来自Henry的赞扬，以及他对HAT改进的建议，都不是一件小事. 他曾参与多个研究项目, 包括Stretch的开发, 他的专业知识在辅助机器人领域广受赞誉. 他甚至还上过 华盛顿邮报》(在新窗口中打开) 去年还登上了 IEEE频谱(在新窗口中打开).

亨利通过电子邮件说，他参与研究的动机很简单. “如果没有科技，我每天都会盯着天花板等死，”他说. “能够根据我的意愿再次操纵我的环境是足够的动力.”

Padmanabha说，以用户为中心或参与式设计在辅助设备社区中很重要，需要在每一步都获得潜在用户的反馈. Henry的反馈非常有帮助，在团队前进的过程中给了他们新的想法.

HAT的研究人员将展示 他们的研究结果(在新窗口中打开) 3月11日至15日在科罗拉多州博尔德举行的ACM/IEEE人机交互国际会议上.

HAT起源于两年多前Zackory Erickson教授的一个项目课程, 机器人研究所的助理教授. 学生们联系了亨利，这是他们发现客户过程的一部分. 即使在那时，他也对使用原型机的可能性感到兴奋.

这个项目很有前途，后来就从班里分离出来了. HAT的早期版本被开发出来 在实验室测试(在新窗口中打开) 有和没有运动障碍的参与者. 当要进行家庭案例研究时，亨利似乎是合乎逻辑的人选.

在为期一周的学习中, 帕德玛纳巴和古普塔24小时住在埃文斯家, 既为了旅行方便，也为了能够在亨利准备好的时候进行测试. 在亨利参与的研究中，让陌生人24小时呆在家里是很典型的，对他和简来说没什么大不了的.

“我们都来自大家庭，”他说.

Padmanabha和Gupta, 计算机科学专业, 同样，他也很快适应了新环境，并习惯了用信纸与亨利交流, 这是一种工具，亨利可以通过看着或用激光指着每个字母来拼写单词. 这对夫妇甚至和亨利和简一起打扑克，亨利用斯特里奇来操纵他的牌.

在早期的测试中，HAT使用头部运动和语音命令来控制机器人. 亨利不会说话，但他可以移动他的左手拇指，刚好可以点击电脑鼠标. 因此，研究小组为埃文斯的试验重新配置了HAT, 用电脑点击代替语音命令，在不同模式之间切换，包括控制机器人基座的运动, 手臂或手腕, 或者暂停机器人.

“在运动障碍患者中, 每个人都有不同程度的运动功能,Padmanabha说. “有些人可能有头部运动，有些人可能只有说话能力，有些人只有点击能力. 所以允许自定义界面是很重要的.”

头部动作是使用HAT的关键, 用帽子里的传感器检测头部运动, 发带，或者——在亨利的情况下——下巴带.

“人们用头部手势作为彼此交流的一种方式，我认为这是控制机器人或向机器人做手势的一种自然方式,Padmanabha说. 

图形用户界面——计算机屏幕——更典型地用于控制机器人. 但古普塔说，用户不喜欢使用电脑屏幕来控制在他们身体周围操作的机器人.

她说:“让机器人靠近你的脸，试图给你喂食或擦脸，这可能会很可怕。. 因此，许多用户研究回避尝试那些接近脸部的任务. 但一旦亨利习惯了HAT，他就会毫不犹豫地执行这些任务，她补充说.

在用户视线之外的任务中，计算机屏幕可用于控制Stretch, 比如让机器人去另一个房间拿东西. 按照亨利的建议, 研究人员使HAT能够通过头部运动来控制电脑光标.

除了古普塔, Padmanabha和Erickson, 该研究团队包括CMU的Carmel Majidi, 克拉伦斯H. Adamson Professor of Mechanical Engineering; Douglas Weber, the Akhtar and Bhutta Professor of Mechanical Engineering; and Jehan Yang, Ph值.D. 机械工程专业学生. 其中还包括Hello Robot Inc .的Vy Nguyen, maker of Stretch; and Chen Chen, 他是北京清华大学的一名本科生, 谁实施驾驶辅助软件.

尽管Stretch是市售的, 它仍然主要由研究人员使用，CMU有10-15个. 这是一个功能有限的简单机器人, 但帕德玛纳巴说大约25美元,000美元的价格标签激发了扩大使用移动机器人的希望.

“我们认为机器人在不久的将来就会出现在家庭中的价格点,他说.

Henry说，在被广泛采用之前，Stretch/HAT仍然需要在系统范围内进行调试和添加功能. 他认为这可能会在短短五年内发生, 尽管这不仅取决于价格和功能, 而是市场的选择.

“我相信老年人市场更大、更富裕，因此会比残疾人市场发展得更快,他说.