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2022.03.23

“支撐起2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)的技術(shù)和人們”第2期 生活輔助型機(jī)器人“HSR”

目錄

? 從客戶視角出發(fā),齊心協(xié)力研發(fā)
? “以人為本”的“豐田式”服務(wù)
? 不拘泥于現(xiàn)有“場(chǎng)所”,探尋潛藏在機(jī)器人中的可能性

豐田作為奧林匹克和殘奧會(huì)的全球合作伙伴,除了為2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)提供車輛方面支持以外,還引入了各種各樣的機(jī)器人。ToyotaTimes將用三期特輯的篇幅來(lái)介紹項(xiàng)目組成員們付出的努力。誠(chéng)然,他們不像那些運(yùn)動(dòng)員們可以直接在賽場(chǎng)上一展身手,但他們做出的幕后貢獻(xiàn)絕對(duì)不容忽視。在本次特輯的第2期中,我們采訪到了生活輔助型機(jī)器人“HSR”的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

HSR(Human Support Robot)于2012年開始研發(fā),是一款輔助家庭生活的生活輔助類機(jī)器人。其高度約為100cm,與需要坐輪椅的殘障人士視線水平面幾乎相同。全方位平板車上是一個(gè)圓筒形小型輕量機(jī)身,機(jī)身中具備可上下移動(dòng)的可收納機(jī)械臂,能夠搬運(yùn)重量大約為1.2kg的行李,完成“撿起地上的物品”或者“從架子上取東西”等工作。

2015年,豐田與日本國(guó)內(nèi)外的多家研究機(jī)構(gòu)攜手,共同成立了推進(jìn)技術(shù)開發(fā)的機(jī)制——“HSR開發(fā)聯(lián)盟”。豐田將向加入“HSR開發(fā)聯(lián)盟”的研究機(jī)構(gòu)借出其開發(fā)的新型HSR用于研究。而現(xiàn)在,豐田又?jǐn)U大了朋友圈,與日本國(guó)內(nèi)外14個(gè)國(guó)家、46個(gè)據(jù)點(diǎn)(截至2022年1月底)共享軟件和know-how等研發(fā)成果,通過(guò)合作推進(jìn)技術(shù)的開發(fā)。豐田也根據(jù)殘障人士及福祉機(jī)構(gòu)相關(guān)人員的反饋對(duì)HSR進(jìn)行了多次改良,以盡早實(shí)現(xiàn)實(shí)用化為目標(biāo)。

從客戶視角出發(fā),齊心協(xié)力研發(fā)

在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)期間,有部分客人需要使用東京新國(guó)立競(jìng)技場(chǎng)內(nèi)設(shè)置的輪椅觀戰(zhàn)席,而HSR則是負(fù)責(zé)為這些人提供移動(dòng)和觀戰(zhàn)方面的支持。

具體來(lái)說(shuō),對(duì)于坐輪椅的客人,它能夠提供以下服務(wù):①為了減少殘障人士在人群中移動(dòng)的壓力,將從入口處“引導(dǎo)客人至觀眾席”;②考慮到夏天天氣炎熱,為了讓他們能夠安心觀看比賽,將“分發(fā)飲用水”。

對(duì)于所有來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)的人,它能夠提供以下服務(wù):③為了大家能夠在回家前一身輕,提供“垃圾回收”服務(wù);值得一提的是,以上三點(diǎn)都是針對(duì)移動(dòng)方面提供的支持。④為了留下一生僅此一次的寶貴回憶,當(dāng)初的實(shí)施計(jì)劃中也有提供“拍照服務(wù)”這一項(xiàng)。

來(lái)自R-開拓部的高橋正浩主任回憶起當(dāng)時(shí),說(shuō)道:“其實(shí),HSR原本是作為生活輔助機(jī)器人,以‘家中使用的機(jī)器人’這一條件為前提進(jìn)行研發(fā)的。要想HSR在體育場(chǎng)這樣特殊的環(huán)境中自由移動(dòng),我們還有許多方面需要改善。”

高橋主任/運(yùn)營(yíng)負(fù)責(zé)人

與在房間內(nèi)移動(dòng)不同,要想在廣闊的體育場(chǎng)內(nèi)自由移動(dòng),首先必須準(zhǔn)確把握HSR的位置信息。

為此,我們一開始就模擬了整個(gè)會(huì)場(chǎng)的地圖。為了掌握和對(duì)象物體之間的距離以及周圍的信息等,我們?cè)贖SR前后各內(nèi)置了一個(gè)名為L(zhǎng)iDAR的激光雷達(dá)。但只是這樣的話,如果遇到人流量過(guò)大的情況,激光會(huì)有可能無(wú)法觸及到墻壁,這么一來(lái)就沒辦法準(zhǔn)確測(cè)量自身的位置。因此,我們?cè)谒捻敳课恢糜职惭b了2臺(tái)攝像機(jī),通過(guò)與事先收錄好的天花板紋路進(jìn)行匹配,以此掌握自身所在位置。

通過(guò)組合使用這4種用途不同的設(shè)備,HSR可以在人來(lái)人往的環(huán)境中安全行駛。另外,在引導(dǎo)帶路的時(shí)候,HSR還可以通過(guò)后方的LiDAR確認(rèn)乘坐輪椅的客人有沒有跟上來(lái)。

通過(guò)前后方下面的LiDAR(照片中左下、右上)和朝向天花板的攝像機(jī)(照片中左上)掌握HSR的位置信息。位于前面的攝像機(jī)(右下)使用廣角鏡頭,確保了視野的廣闊

顯示屏上方是現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)畫面。下方可以正確顯示位置信息和周圍的障礙物,還可以一邊改變視點(diǎn)的高度和方向一邊掌握具體狀況

當(dāng)然,這些功能是團(tuán)隊(duì)開始面向2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)進(jìn)行針對(duì)性研發(fā)后才逐漸配備的。在2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)中,我們沒有強(qiáng)行去實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化,而是將“人隔著顯示屏操作的遠(yuǎn)程操縱”與“自主功能”相結(jié)合。這樣一來(lái),操作員就可以通過(guò)親切對(duì)話的方式為客人提供服務(wù)了。

另外,為了提高操作員的操作性,我們將原來(lái)視野為65°的前方攝像機(jī)更換成了視野為165°的廣角鏡頭。

另外,我們也針對(duì)噪音的應(yīng)對(duì)方案進(jìn)行了改良。2018年的時(shí)候我們?cè)谪S田體育場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)證實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)人們大聲歡呼時(shí),即使HSR靠近乘坐輪椅的客人身邊,操作員也聽不到對(duì)方的聲音。為了能讓操作員清楚地聽到HSR面前的客人的聲音,我們對(duì)麥克風(fēng)也進(jìn)行了改良。

這所有的方式方法,都是我們考慮到操作員的感受,和各位操作員一起反復(fù)嘗試,并細(xì)致完善技術(shù)后的成果。

其實(shí),HSR需要的不僅是技術(shù)上的更新,研發(fā)人員還要考慮到實(shí)際坐在輪椅上的客人們需要怎樣的服務(wù)。關(guān)于這一點(diǎn),他們也和負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程操縱的操作員們進(jìn)行了討論,雙方人員共同進(jìn)行了研發(fā)工作。在這其中,來(lái)自TOYOTA LOOPS的村瀨禮美給予了團(tuán)隊(duì)很多寶貴建議,因?yàn)樗旧硪彩且幻喴问褂谜摺?/p>

村瀨/操作員

按照最初的計(jì)劃,我們準(zhǔn)備在客人到場(chǎng)后立刻派發(fā)飲用水來(lái)表示歡迎。但站在輪椅使用者的角度來(lái)說(shuō),如果還沒到觀眾席的時(shí)候手里就得拿著東西的話,反而會(huì)增加途中移動(dòng)的負(fù)擔(dān)。因此我從這點(diǎn)出發(fā),向研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了“等客人坐下后再派發(fā)飲用水,這樣帶來(lái)的負(fù)擔(dān)最小”這一提議。

另外,在派發(fā)水的時(shí)候,也有人提出用塑料袋裝水更方便,但其實(shí)這也有可能增加對(duì)方的負(fù)擔(dān)。比如對(duì)于上半身殘疾的人來(lái)說(shuō),很難從袋子里取出水。

我在TOYOTA LOOPS※中工作,我的同事中也有手部殘疾的人,所以我讓他們實(shí)際試一下,HSR在多高的地方以及什么位置遞水比較容易被拿到,我們反復(fù)進(jìn)行了諸如此類的細(xì)微改良。

※TOYOTA LOOPS是豐田的一家特別的子公司,它蘊(yùn)含著“希望增加殘疾人士的就業(yè)機(jī)會(huì),擴(kuò)大與職場(chǎng)伙伴和社會(huì)的關(guān)系”這份美好的愿望。(https://www.toyota-loops.co.jp/)

就這樣,研發(fā)工作在推進(jìn)過(guò)程中,兼顧了開發(fā)者的想法和只有當(dāng)事人才知道的輪椅使用者的想法。就在這時(shí),受新冠疫情的影響,奧運(yùn)會(huì)決定延期,大家不得不討論變更或是中止一直以來(lái)的實(shí)施方案。

團(tuán)隊(duì)與奧組委商討后,最終決定只在2020年?yáng)|京殘奧會(huì)中使用HSR,同時(shí)其活動(dòng)范圍也有所改變,由原來(lái)體育場(chǎng)1層設(shè)有輪椅觀看席的部分看臺(tái)區(qū)域,擴(kuò)大到1層的整個(gè)看臺(tái)外圍通道和入口附近。但由于本次比賽沒有觀眾,因此HSR將不提供“引導(dǎo)客人至觀眾席”的服務(wù),而是向大會(huì)工作人員提供“分發(fā)飲用水”“垃圾回收”“拍照服務(wù)”的服務(wù)。

由于活動(dòng)區(qū)域的擴(kuò)大,操作員遠(yuǎn)程操縱的比重也有所增加,所以團(tuán)隊(duì)重新開始了研發(fā)工作。

“以人為本”的“豐田式”服務(wù)

村瀨回想起奧運(yùn)會(huì)延期前的服務(wù),表示:“延期前,操作員和客人的實(shí)時(shí)對(duì)話占比很低,我們作為操作員只能平淡地念出規(guī)定好的臺(tái)詞。但我想要是能提供更加具有獨(dú)創(chuàng)性的對(duì)話服務(wù)該有多好”。于是以延期為契機(jī),再加上操作員參與的領(lǐng)域擴(kuò)大了,團(tuán)隊(duì)的計(jì)劃變更為了增加與客人間的自然對(duì)話,并致力于創(chuàng)造“雖然是機(jī)器人,但能給人帶來(lái)溫暖”的服務(wù)。

這其中之一就是HSR的頭部動(dòng)作。村瀨說(shuō):“顯示器上會(huì)呈現(xiàn)HSR操作員的面孔,而為了讓操作員和客人之間的視線能夠?qū)ι?,我們嘗試根據(jù)客人的臉的高度配合調(diào)整了HSR頭部的角度。這是實(shí)證實(shí)驗(yàn)中,我們操作員一邊討論一邊得出的創(chuàng)意動(dòng)作”。在那之后,這個(gè)動(dòng)作被視為基本動(dòng)作,添加到了相關(guān)手冊(cè)當(dāng)中。除此之外,對(duì)話時(shí)點(diǎn)頭、被詢問(wèn)座位位置時(shí)一邊讓身體和機(jī)械臂動(dòng)作起來(lái)一邊說(shuō)“在那邊”等,研發(fā)團(tuán)隊(duì)有意讓HSR做出諸如此類有富有人情味的動(dòng)作。可以說(shuō)HSR的動(dòng)作和之前相比,變化非常之大。

在正式開幕的2020年?yáng)|京殘奧會(huì)上,操作員在TOYOTA LOOPS(豐田市)通過(guò)遠(yuǎn)程操縱操控著HSR,這么一來(lái),這些機(jī)器人仿佛每一輛都擁有了自己的個(gè)性,在會(huì)場(chǎng)中忙忙碌碌,穿梭自如。

可以看到,HSR在觀眾席間來(lái)回奔走,操作員可以通過(guò)遠(yuǎn)程操縱的方式一邊和奧運(yùn)會(huì)相關(guān)負(fù)責(zé)人談笑,一邊拍攝紀(jì)念照片。在從旁邊經(jīng)過(guò)時(shí),考慮到有人會(huì)察覺不到安靜行駛的HSR,為了避免撞到這些人,操作員會(huì)發(fā)出“我要過(guò)去啦”之類的聲音來(lái)提醒。

村瀨在操縱HSR時(shí),每天必做的一件事,就是向經(jīng)常路過(guò)的小賣部店員打招呼。

“我想著,每次都會(huì)打招呼的機(jī)器人應(yīng)該會(huì)很有趣吧,就試了試。這么堅(jiān)持了一段時(shí)間,小賣部的人開始常常和我說(shuō)‘今天操縱機(jī)器人的是你啊’,我們自然而然地相互認(rèn)識(shí)了。也有越來(lái)越多的人和我打招呼”,就這樣,奧運(yùn)會(huì)的相關(guān)人員都漸漸和村瀨熟悉了起來(lái)。

其中,令村瀨印象最深刻的是一次與國(guó)外媒體的對(duì)話。她說(shuō):“我希望大家能從機(jī)器人身上感受到人情味,因此準(zhǔn)備開個(gè)玩笑。當(dāng)時(shí)我操縱HSR來(lái)到觀眾席的邊緣,那里有臺(tái)風(fēng)扇,我讓機(jī)器人停在那里,然后說(shuō)‘這里可真涼快啊’,一旁國(guó)外媒體的人用英語(yǔ)和我搭話說(shuō)‘真的假的’。我居然可以通過(guò)機(jī)器人來(lái)玩笑,而且對(duì)方還是外國(guó)人。這件事讓作為操作員的我充滿了自信。”這份心情也傳達(dá)給了世界上的人們。

HSR接受BBC的采訪

來(lái)自R-開拓部的森健光主管看到了這一情景,感慨道:“如果操作員能懷著一顆熱情好客的心進(jìn)行操作的話,那即使是隔著機(jī)器人,他們的熱情也能很好地傳達(dá)給他人。”

森主管兼技術(shù)負(fù)責(zé)人

我認(rèn)為人與人之間的交流帶來(lái)了人們之間的羈絆,這份羈絆能讓人感到安心和溫暖。

2020年?yáng)|京殘奧會(huì)舉辦期間拍攝的紀(jì)念照片多達(dá)數(shù)百?gòu)?。通過(guò)實(shí)施以人為介的服務(wù),產(chǎn)生了更多的交流,這才能讓這么多人留下了如此寶貴的回憶。

2輛HSR為一個(gè)組合進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn):將照相機(jī)固定在機(jī)械臂上的攝影用HSR、作為紀(jì)念照片中的一員出鏡的被拍攝用HSR。紀(jì)念照片會(huì)當(dāng)場(chǎng)打印出來(lái)并作為禮物送給來(lái)到這里的人們

我想,能夠取得這些成果,都要?dú)w功于擔(dān)任操作員的TOYOTA LOOPS的各位。因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目的初衷是提供讓客人高興的服務(wù),所以在當(dāng)時(shí)沒有觀眾的緊張的氣氛中,HSR讓許多大會(huì)負(fù)責(zé)人感到了治愈,為他們留下了令人心頭一暖的服務(wù)。

如果使用我們的(結(jié)合了遠(yuǎn)程操縱和自主功能的)機(jī)器人,就可以向有困難的人溫柔地打招呼,貼近他們并伸出援助之手,向他們提供“豐田式”的服務(wù)。

可以看到,這不單單是用機(jī)器人代替人的工作,而是考慮到了如何支持人的活動(dòng)、如何與人共生。上述這種基于“以人為本”的思考方式帶來(lái)了“豐田式”服務(wù),創(chuàng)造了許多人與人之間的溝通交流。

在奧運(yùn)會(huì)的最后一天,23輛HSR等間隔排列在體育場(chǎng)1樓的外圍,為比賽的工作人員們送行。

“雖然其中有一部分是沒有操作員的自主模式HSR,但可以看到在有操作員操縱的HSR上,大家都隔著屏幕微笑揮手呢。”這也讓人們重新意識(shí)到,即便相距很遠(yuǎn),但通過(guò)HSR,大會(huì)負(fù)責(zé)人和操作員的心也能夠相連。

上圖為擔(dān)任操作員的TOYOTA LOOPS成員們。他們運(yùn)用各自不同的個(gè)性來(lái)操控HSR,使HSR從一個(gè)普通的機(jī)器人進(jìn)而成為了受人喜愛的吉祥物

不拘泥于現(xiàn)有“場(chǎng)所”,探尋潛藏在機(jī)器人中的可能性

通過(guò)2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)的經(jīng)驗(yàn),HSR團(tuán)隊(duì)獲得了很多啟迪。其中,村瀨表示自己除了獲得了完成工作后的成就感之外,還因?yàn)榈谝淮螐氖陆哟腿说墓ぷ鞫械礁裢飧吲d。

“因?yàn)槲沂堑谝淮谓哟腿?,所以這段時(shí)間感覺就像做夢(mèng)一樣。說(shuō)實(shí)話,以前我做夢(mèng)都沒想到自己還能夠從事接客服務(wù)。因?yàn)槲沂菤埣踩?,所以在決定職業(yè)的時(shí)候,覺得除了坐在辦公室伏案的工作外別無(wú)其他選擇。但沒想到還可以借助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)這些,真的讓我非常驚訝?!睂?duì)于可選擇的職位比較有限的人們來(lái)說(shuō),HSR也為他們帶來(lái)了希望。

HSR屏幕里的村瀨是當(dāng)天的操作員。她戴著耳機(jī),使用控制桿和鼠標(biāo)遠(yuǎn)程操控HSR

看到了村瀨后,本次的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、來(lái)自連接先行開發(fā)部(當(dāng)時(shí)為R-開拓部)的戶田隆宏主管說(shuō):可以看到HSR的項(xiàng)目有了進(jìn)一步的發(fā)展。

戶田主管/項(xiàng)目負(fù)責(zé)人

在提供服務(wù)方面,是將機(jī)器人的遠(yuǎn)程操控和自主功能結(jié)合起來(lái)使用好,還是分別使用好,對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的答案目前我們還不清楚。但是,通過(guò)此次2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì),我們?cè)俅握J(rèn)識(shí)到:對(duì)于那些需要護(hù)理的人、殘障人士,以及其他正在享受護(hù)理育兒休假的人等等,我們可以通過(guò)機(jī)器人超越“場(chǎng)所”的概念,為他們提供價(jià)值。

單純的重復(fù)勞動(dòng)工作交給機(jī)器人,能保證工作樂(lè)趣的工作交給人,如果能做到這一點(diǎn),對(duì)于工作方式的改革和創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)來(lái)說(shuō),或許就是邁出了一大步。在這種情況下,我想在HSR的研發(fā)過(guò)程中,重新考慮讓操作員做什么,以及哪些工作需要自動(dòng)化。

就像沒有互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)候遠(yuǎn)程工作很難一樣,接下來(lái)機(jī)器人也將改變工作方式。生活支援的目的自不必多說(shuō),在今后的研發(fā)工作中,我們要意識(shí)到這其中還潛藏著創(chuàng)造就業(yè)的可能性。

如果有像HSR這樣的機(jī)器人,就能超越現(xiàn)有“場(chǎng)所”。不僅是生活支援方面,HSR團(tuán)隊(duì)也看到了其創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)的可能性,并向著未來(lái)邁出了一大步。

―豐田汽車是奧林匹克和殘奧會(huì)的全球合作伙伴―

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