如果卡内基梅隆大学的学生阿基尔·帕德马纳巴 (Akhil Padmanabha) 和贾纳维·古普塔 (Janavi Gupta) 今年八月前往亨利·埃文斯 (Henry Evans) 和简·埃文斯 (Jane Evans) 湾区的家时感到有点焦虑，那么没有人可以责怪他们。

接下来的7天，学生们将与陌生人一起生活。最重要的是，亨利，一个四肢瘫痪的人，会花一周的时间测试他们的 头戴式辅助远程操作(HAT) ——一种控制移动机器人的实验界面。

与其他界面相比，HAT 需要更少的精细运动技能来帮助患有某种形式的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，并且该设备的版本具有免提麦克风和头戴式传感器。

帕德马纳巴和古普塔很快意识到，他们可能感到的任何恐惧都是多余的。二十年前，亨利因脑干中风而失去了移动四肢和说话的能力，他喜欢使用 HAT 通过移动头部来控制机器人，并且在某些情况下更喜欢使用 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作良好，”博士 Padmanabha 说。领导 HAT 研究团队的机器人学学生。“亨利在这一周内越来越熟练地使用 HAT，并给了我们很多宝贵的反馈。”

在家庭试验期间，研究人员让亨利执行预先设定的任务，例如拿饮料、喂自己和抓痒。Henry 指挥了一个机器人——Stretch，这是一款市售的移动机器人，其单臂上配备了一个钳子状的抓手——使用 HAT 来控制它。

亨利每天都会执行所谓的毯子+纸巾+垃圾任务，其中包括将毯子从身上移开，抓起纸巾擦脸，然后将纸巾扔掉。随着这一周的进展，亨利可以做得越来越快，而且错误也越来越少。

Henry 表示，他更喜欢使用 HAT 与机器人一起执行某些任务，而不是依赖护理人员。

“绝对是挠痒痒，”他说。“我很乐意让它整天站在我旁边，随时准备这样做，或者用毛巾捂住我的嘴。此外，还给我喂软食，操作百叶窗，在房间里做一些零活。”

亨利说，一项名为“驾驶员辅助”的软件尤其是一项创新，可以帮助机器人的抓手与用户想要拾取的物体对齐，“太棒了”。驾驶员辅助系统让用户掌控一切，同时进行微调和修正，这可能会使控制机器人变得既乏味又费力。

亨利说：“这比我尝试过的任何抓取方式都要好。”他补充说，他希望看到驾驶辅助系统用于控制 Stretch 机器人的每个界面。

Henry 的赞扬以及他对改进 HAT 的建议绝非小事。他参与了多个研究项目，包括 Stretch 的开发，他的专业知识在辅助机器人社区中广受赞誉。他甚至还受到《 华盛顿邮报》的专题报道，并于去年登上了IEEE Spectrum 的封面 。

亨利通过电子邮件表示，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。“能够再次按照自己的意愿操纵我的环境，这已经是足够的动力了。”

Padmanabha 表示，以用户为中心或参与式设计在辅助设备社区中非常重要，并且需要在每一步中获得潜在用户的反馈。事实证明，亨利的反馈非常有帮助，并为团队前进提供了新的思考思路。

HAT 研究人员将于 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 展示他们的研究结果。

HAT 起源于两年多前，由 机器人研究所助理教授 Zackory Erickson教授的项目课程。作为客户发现过程的一部分，学生们联系了亨利。即便如此，他仍然对使用原型的可能性感到兴奋。

该项目表现出了希望，后来被从班级中剥离出来。HAT 的早期版本是 由有或没有运动障碍的参与者在实验室中开发和测试的。当需要进行家庭案例研究时，亨利似乎是合乎逻辑的入手人选。

在为期一周的研究期间，帕德马纳巴和古普塔昼夜不停地住在埃文斯家里，既是为了旅行方便，也是为了能够在亨利准备好时进行测试。亨利参与的研究中，24/7 都有陌生人在家里，这对他或简来说没什么大不了的。

“我们都来自大家庭，”他说。

帕德马纳巴和计算机科学专业的古普塔同样很快适应了新环境，并习惯了使用信板与亨利交流，信板是一种工具，允许亨利通过查看或用激光指向每个字母来拼写单词。两人甚至与亨利和简一起玩扑克，亨利使用拉伸来操纵他的牌。

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。亨利不能说话，但他可以移动左手拇指来点击电脑鼠标。因此，该团队为埃文斯试验重新配置了 HAT，用计算机点击代替语音命令，作为在模式之间切换的一种方式，包括控制机器人底座、手臂或手腕的运动，或暂停机器人。

“在有运动障碍的人中，每个人的运动功能水平都不同，”帕德马纳巴说。“有些人可能有头部运动，其他人可能只有语音，其他人只有点击功能。因此，允许自定义界面非常重要。”

头部运动是使用 HAT 的关键，它使用帽子、头带或下巴带(在亨利的例子中)中的传感器来检测头部运动。

帕德马纳巴说：“人们使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。”

图形用户界面(计算机屏幕)更典型地用于控制机器人。但古普塔表示，用户不喜欢使用电脑屏幕来控制在他们身体周围运行的机器人。