如果卡內基梅隆大學的學生阿基爾·帕德馬納巴 (Akhil Padmanabha) 和賈納維·古普塔 (Janavi Gupta) 今年八月前往亨利·埃文斯 (Henry Evans) 和簡·埃文斯 (Jane Evans) 灣區的家時感到有點焦慮，那么沒有人可以責怪他們。

接下來的7天，學生們將與陌生人一起生活。最重要的是，亨利，一個四肢癱瘓的人，會花一周的時間測試他們的 頭戴式輔助遠程操作(HAT) ——一種控制移動機器人的實驗界面。

與其他界面相比，HAT 需要更少的精細運動技能來幫助患有某種形式的癱瘓或類似運動障礙的人控制移動機器人和機械手。它允許用戶通過頭部運動和語音識別來控制移動機器人，并且該設備的版本具有免提麥克風和頭戴式傳感器。

帕德馬納巴和古普塔很快意識到，他們可能感到的任何恐懼都是多余的。二十年前，亨利因腦干中風而失去了移動四肢和說話的能力，他喜歡使用 HAT 通過移動頭部來控制機器人，并且在某些情況下更喜歡使用 HAT，而不是他通常使用的電腦屏幕。

“我們很高興看到它在現實世界中運作良好，”博士 Padmanabha 說。領導 HAT 研究團隊的機器人學學生。“亨利在這一周內越來越熟練地使用 HAT，并給了我們很多寶貴的反饋。”

在家庭試驗期間，研究人員讓亨利執行預先設定的任務，例如拿飲料、喂自己和抓癢。Henry 指揮了一個機器人——Stretch，這是一款市售的移動機器人，其單臂上配備了一個鉗子狀的抓手——使用 HAT 來控制它。

亨利每天都會執行所謂的毯子+紙巾+垃圾任務，其中包括將毯子從身上移開，抓起紙巾擦臉，然后將紙巾扔掉。隨著這一周的進展，亨利可以做得越來越快，而且錯誤也越來越少。

Henry 表示，他更喜歡使用 HAT 與機器人一起執行某些任務，而不是依賴護理人員。

“絕對是撓癢癢，”他說。“我很樂意讓它整天站在我旁邊，隨時準備這樣做，或者用毛巾捂住我的嘴。此外，還給我喂軟食，操作百葉窗，在房間里做一些零活。”

亨利說，一項名為“駕駛員輔助”的軟件尤其是一項創新，可以幫助機器人的抓手與用戶想要拾取的物體對齊，“太棒了”。駕駛員輔助系統讓用戶掌控一切，同時進行微調和修正，這可能會使控制機器人變得既乏味又費力。

亨利說：“這比我嘗試過的任何抓取方式都要好。”他補充說，他希望看到駕駛輔助系統用于控制 Stretch 機器人的每個界面。

Henry 的贊揚以及他對改進 HAT 的建議絕非小事。他參與了多個研究項目，包括 Stretch 的開發，他的專業知識在輔助機器人社區中廣受贊譽。他甚至還受到《 華盛頓郵報》的專題報道，并于去年登上了IEEE Spectrum 的封面 。

亨利通過電子郵件表示，他參與研究的動機很簡單。“如果沒有科技，我每天都會盯著天花板等死，”他說。“能夠再次按照自己的意愿操縱我的環境，這已經是足夠的動力了。”

Padmanabha 表示，以用戶為中心或參與式設計在輔助設備社區中非常重要，并且需要在每一步中獲得潛在用戶的反饋。事實證明，亨利的反饋非常有幫助，并為團隊前進提供了新的思考思路。

HAT 研究人員將于 3 月 11 日至 15 日在科羅拉多州博爾德舉行的 ACM/IEEE 人機交互國際會議 上 展示他們的研究結果。

HAT 起源于兩年多前，由 機器人研究所助理教授 Zackory Erickson教授的項目課程。作為客戶發現過程的一部分，學生們聯系了亨利。即便如此，他仍然對使用原型的可能性感到興奮。

該項目表現出了希望，后來被從班級中剝離出來。HAT 的早期版本是 由有或沒有運動障礙的參與者在實驗室中開發和測試的。當需要進行家庭案例研究時，亨利似乎是合乎邏輯的入手人選。

在為期一周的研究期間，帕德馬納巴和古普塔晝夜不停地住在埃文斯家里，既是為了旅行方便，也是為了能夠在亨利準備好時進行測試。亨利參與的研究中，24/7 都有陌生人在家里，這對他或簡來說沒什么大不了的。

“我們都來自大家庭，”他說。

帕德馬納巴和計算機科學專業的古普塔同樣很快適應了新環境，并習慣了使用信板與亨利交流，信板是一種工具，允許亨利通過查看或用激光指向每個字母來拼寫單詞。兩人甚至與亨利和簡一起玩撲克，亨利使用拉伸來操縱他的牌。

在早期的測試中，HAT 使用頭部運動和語音命令來控制機器人。亨利不能說話，但他可以移動左手拇指來點擊電腦鼠標。因此，該團隊為埃文斯試驗重新配置了 HAT，用計算機點擊代替語音命令，作為在模式之間切換的一種方式，包括控制機器人底座、手臂或手腕的運動，或暫停機器人。

“在有運動障礙的人中，每個人的運動功能水平都不同，”帕德馬納巴說。“有些人可能有頭部運動，其他人可能只有語音，其他人只有點擊功能。因此，允許自定義界面非常重要。”

頭部運動是使用 HAT 的關鍵，它使用帽子、頭帶或下巴帶(在亨利的例子中)中的傳感器來檢測頭部運動。

帕德馬納巴說：“人們使用頭部手勢作為彼此交流的一種方式，我認為這是控制機器人或向機器人做手勢的一種自然方式。”

圖形用戶界面(計算機屏幕)更典型地用于控制機器人。但古普塔表示，用戶不喜歡使用電腦屏幕來控制在他們身體周圍運行的機器人。