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16 Jan, 2024

Ce robot pourrait être la clé de l’autonomisation des personnes handicapées

Ce robot pourrait être la clé de l’autonomisation des personnes handicapées

Henry Evans offre une rose à sa femme, Jane, avec l’aide d’un robot Stretch.

Il est simple à utiliser et donne aux utilisateurs et à leurs soignants l’indépendance dont ils ont tant besoin.

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 médicaments. Pour la plupart des personnes présentes ce jour-là, le PR2 n’était guère plus qu’une nouveauté. Mais pour Henry Evans, le robot pouvait changer sa vie. « J’ai imaginé le PR2 comme un substitut de mon corps », explique-t-il. « J’imaginais 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 cérébrale causée par une malformation congénitale et, du jour au lendemain, il est devenu une personne muette atteinte de tétraplégie.

« Un jour, j’étais un cadre de 1,80 m et de 100 kg », a écrit Henry Evans sur son blog en 2006. « J’avais toujours été farouchement indépendant, probablement à la limite de l’erreur. Avec un accident vasculaire cérébral, je suis devenu complètement dépendant pour tout…. Chaque chose que je veux faire, je dois la demander à quelqu’un d’autre et dépendre de lui pour la faire ».

Il est capable de bouger ses yeux, sa tête et son cou, et de bouger légèrement son pouce gauche. Il peut contrôler le curseur d’un ordinateur à l’aide de mouvements de tête et d’un clavier à l’écran pour taper à une vitesse d’environ 15 mots par minute.

Henry Evans se rase avec l’aide d’un robot PR2 en 2012.

Après avoir pris contact avec Charlie Kemp à Georgia Tech, et en partenariat avec Willow Garage, Henry 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 d’accroître l’indépendance des personnes handicapées, en les aidant, ainsi que leurs soignants, à mener une vie meilleure et plus satisfaisante.

Le PR2 a été la première des nombreuses technologies d’assistance développées dans le cadre de Robots for Humanity, et Henry a finalement pu utiliser le robot pour (entre autres) s’aider à se raser et à se gratter lui-même pour la première fois depuis dix ans.

« Les robots ont toujours été de la science-fiction pour moi », m’a dit Jane Evans. « Lorsque j’ai commencé ce voyage avec Henry, il ne m’est jamais venu à l’esprit que j’aurais un robot dans ma maison. Mais j’ai dit à Henry : « Je suis prête 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 enfermé dans son corps, et le fait de le voir embrasser un nouveau but a rendu sa vie à mon mari ».

Même les tâches les plus simples, comme le repositionnement d’une couverture, nécessitent l’intervention d’un soignant, mais Henry peut utiliser Stretch pour la déplacer tout seul.

Henry insiste sur le fait qu’un dispositif d’assistance doit non seulement accroître l’indépendance de la personne handicapée, mais aussi faciliter la vie de l’aidant. « Les aidants sont très occupés et n’ont aucun intérêt (et souvent aucune aptitude) pour la technologie », explique-t-il. « Par conséquent, si le produit n’est pas très simple à installer et ne leur fait pas gagner un temps considérable, il ne sera tout simplement pas utilisé.« 

Bien que le PR2 ait beaucoup de potentiel, il était trop grand, trop cher et trop technique pour une utilisation régulière dans le monde réel. « Il coûtait 400 000 dollars », se souvient Jane. « Il pesait 200 kg. Il pouvait détruire notre maison s’il se heurtait à des objets ! Mais j’ai réalisé que le PR2 était comme les premiers ordinateurs et que si c’était ce qu’il fallait pour apprendre à aider quelqu’un, cela en valait la peine ».

Pour Henry et Jane, le PR2 était un projet de recherche plutôt qu’un outil utile. Il en allait de même pour Kemp à Georgia Tech : un robot aussi peu pratique que le PR2 ne pourrait jamais avoir d’impact direct en dehors d’un contexte de recherche. Et Kemp avait de plus grandes ambitions.

« Dès le début, nous avons essayé d’amener nos robots dans de vraies maisons et d’interagir avec de vraies personnes », explique-t-il. Pour ce faire, le PR2 a nécessité l’aide d’une équipe de roboticiens expérimentés et d’un camion équipé d’un hayon élévateur motorisé. Huit ans après le début du projet Robots for Humanity, il n’existait toujours pas de robot suffisamment pratique pour que des personnes comme Henry et Jane puissent l’utiliser. « J’ai trouvé cela incroyablement frustrant », se souvient M. Kemp.

En 2016, Kemp a commencé à travailler sur la conception d’un nouveau robot. Ce robot s’appuierait sur des années de progrès en matière de matériel et de puissance de calcul pour réaliser un grand nombre de choses que le PR2 pouvait faire, mais d’une manière simple, sûre et abordable. Charlie Kemp a trouvé une âme sœur en la personne d’Aaron Edsinger, qui, comme lui, avait obtenu un doctorat au MIT sous la direction de Rodney Brooks.

Aaron Edsinger a ensuite cofondé une entreprise de robotique qui a été 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 M. Edsinger. « L’idée de Charlie Kemp a permis de résoudre de nombreux problèmes de manière élégante. En 2017, Kemp et Edsinger ont fondé Hello Robot pour concrétiser leur vision. »

An animated gif of a robot with a mobile base, a long unmoving vertical piece, with a small camera on top, and a horizontal arm that moves up and down, as well as extending outwards, with a two finger gripper at the end.

Stretch est un robot relativement petit qu’une personne peut facilement déplacer, mais il a une amplitude de mouvement suffisante pour atteindre le sol jusqu’à la hauteur d’un comptoir.

Le robot conçu par Kemp et Edsinger s’appelle Stretch. Petit et léger, il peut être facilement déplacé par une seule personne. Avec un prix commercial de 20 000 dollars, Stretch ne représente qu’une infime partie 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 se déplacer de haut en bas, 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 d’assistance à la préhension populaire (et peu coûteux) que M. Kemp a trouvé sur Amazon. La détection est axée sur les exigences fonctionnelles, avec un évitement des obstacles de base pour la base et 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 ne se limitent pas à rendre Stretch abordable. Les robots peuvent être difficiles à contrôler manuellement, et chaque articulation supplémentaire ajoute à la complexité. Même pour les utilisateurs non handicapés, diriger un robot avec de nombreux degrés de liberté à l’aide d’un clavier ou d’une manette de jeu peut s’avérer fastidieux et nécessite une expérience considérable pour bien faire. La simplicité de Stretch peut en faire un outil plus pratique que les robots dotés d’un plus grand nombre de capteurs ou de degrés de liberté, en particulier pour les utilisateurs novices ou pour les utilisateurs souffrant de déficiences qui peuvent limiter leur capacité à interagir avec le robot.

Un robot Stretch contrôlé par Henry Evans aide sa femme, Jane, à préparer les repas et à les 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 que le patient ne se sente pas inutile. L’étirement peut alléger le fardeau de l’aidant et lui permettre de passer plus de temps avec le patient ». Henry est parfaitement conscient de ce fardeau, c’est pourquoi il se concentre avec Stretch sur les « tâches banales et répétitives qui, autrement, prendraient du temps à l’aidant ».

Vy Nguyen [à gauche] est ergothérapeute chez Hello Robot. Elle a beaucoup travaillé avec Henry et Jane pour développer des applications utiles pour Stretch à leur domicile.

Vy Nguyen est une 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 de l’Institut national de la santé pour la recherche sur l’innovation dans les petites entreprises et en partenariat avec Wendy Rogers de l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign et Maya Cakmak de l’Université de Washington, Vy Nguyen aide à trouver des moyens pour que Stretch puisse être utile dans la vie quotidienne des Evans.

Pour se gratter une démangeaison sur la tête, Henry utilise une brosse à cheveux qui a été modifiée avec un manchon souple pour que le robot puisse la saisir plus facilement.

Il y a de nombreuses tâches qui peuvent être frustrantes pour le patient et pour lesquelles il doit dépendre de l’aide-soignant, explique Vy Nguyen. Plusieurs fois par heure, Henry souffre de démangeaisons qu’il ne peut pas gratter et qu’il décrit comme débilitantes.

Plutôt que de demander de l’aide à Jane, Henry peut demander à Stretch de prendre un outil de grattage et d’utiliser le robot pour se gratter lui-même ces démangeaisons. Cela peut sembler relativement anodin, mais c’est extrêmement important pour Henry, car cela améliore sa qualité de vie tout en réduisant sa dépendance à l’égard de sa famille et des personnes qui s’occupent de lui.

« Stretch peut combler le fossé entre les choses qu’Henry faisait avant son AVC et celles qu’il aspire à faire maintenant en lui permettant d’accomplir ses activités quotidiennes et ses objectifs personnels d’une manière différente et adaptable par l’intermédiaire d’un robot », explique M. Nguyen. « Stretch devient une extension d’Henry lui-même.

Il s’agit là 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 la thérapie occupationnelle traditionnelle.

« Les chercheurs sont très créatifs et ont trouvé plusieurs utilisations pour 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 livrer les repas, débarrasser la vaisselle pour elle et même transporter un panier de linge à la buanderie. Les tâches simples comme celles-ci sont peut-être les plus significatives, selon Jane. « Comment faire pour que cette personne sente que sa contribution est importante et utile ? J’ai vu que Stretch était capable d’exploiter ce sentiment. C’est énorme.

En utilisant Stretch pour manipuler les cartes, Henry peut jouer à des jeux avec ses amis et sa famille sans avoir à faire équipe avec quelqu’un d’autre.

Un jour, Henry a utilisé Stretch pour offrir une rose à Jane. Avant cela, elle dit : « Chaque fois qu’il cueillait des fleurs pour moi, je remerciais Henry ainsi que l’aide-soignante. Mais quand Henry m’a remis la rose grâce à Stretch, il n’y avait personne d’autre que lui à remercier. La joie qui se lisait sur son visage lorsqu’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 encore assez âgée pour comprendre son handicap et qui le voyait auparavant, selon Jane, comme un meuble. Grâce à Stretch, Henry a pu jouer au basket-ball et au bowling avec sa petite-fille, qui l’appelle « Papa Wheelie ». « Elle sait qu’il s’agit d’Henry », explique Mme 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 ».

Grâce à Stretch, Henry peut jouer à des jeux avec sa petite-fille, comme cette version du bowling adaptée aux petits enfants et aux robots.

La personne qui travaille le plus dur pour transformer Stretch en un outil pratique est Henry. Cela signifie « pousser le robot à ses limites pour voir tout ce qu’il peut faire », explique-t-il. Si Stretch est 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 le bon moyen de dire au robot exactement comment faire ce que vous voulez qu’il fasse.

L’interface utilisateur graphique qu’Henry (en collaboration avec les chercheurs) a développée pour contrôler Stretch utilise plusieurs vues de caméra et de grands boutons à l’écran pour permettre à Henry d’effectuer plus facilement des tâches telles que se nourrir lui-même.

Henry a collaboré avec les chercheurs pour développer sa propre interface graphique afin de faciliter le contrôle manuel de Stretch, avec plusieurs vues de caméra et de grands boutons à l’écran. Mais c’est le potentiel d’autonomie partielle ou totale de Stretch qui, en fin de compte, fera le succès du robot. Le robot s’appuie sur « un type d’autonomie très particulier, appelé autonomie d’assistance », explique Jane.

En d’autres termes, Henry contrôle le robot, mais le robot lui facilite la tâche pour qu’il puisse faire ce qu’il veut. Ramasser son outil de grattage, par exemple, est fastidieux et prend du temps sous contrôle manuel, car le robot doit être placé exactement dans la bonne position pour saisir l’outil.

L’autonomie assistée donne à Henry un niveau de contrôle plus élevé, de sorte qu’il peut ordonner à Stretch de se mettre dans la bonne position par lui-même. Stretch dispose désormais d’un menu de sous-programmes de mouvement préenregistrés parmi lesquels Henry peut choisir.

« Je peux entraîner le robot à effectuer une série de mouvements rapidement, mais je reste maître de la nature de ces mouvements », explique-t-il.

Henry ajoute que le plus grand défi actuel consiste à rendre l’autonomie du robot fonctionnelle et facile à utiliser. 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 s’assurer que le robot est facile à mettre en marche et qu’il ne s’éteint pas inopinément. Après tout, il s’agit encore d’un matériel de recherche. Une fois que les défis liés à l’autonomie, aux interfaces et à la fiabilité auront été relevés, « la conversation portera sur les questions de coût », estime Henry Evans.

Henry Evans utilise un robot Stretch pour se nourrir d’œufs brouillés.

Un prix de 20 000 dollars 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 puissent être utilisés par tout le monde, et nous savons que l’accessibilité financière est une exigence pour la plupart des foyers.

Mais même à son prix actuel, si Stretch est capable de réduire le besoin d’un soignant humain dans certaines situations, le robot commencera à être rentabilisé. Les soins humains sont très coûteux – la moyenne nationale est de plus de 5 000 dollars par mois pour une aide 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 semaine serait rentabilisé en quelques années seulement.

Et c’est sans compter la valeur des soins prodigués par les proches. Même dans le cas des Evans, qui emploient une aide-soignante, c’est à Jane qu’incombe une grande partie des soins quotidiens prodigués à Henry. C’est une situation courante pour les familles, et c’est aussi là que Stretch peut être particulièrement utile : en permettant à des personnes comme Henry de gérer une plus grande partie de leurs besoins sans avoir à dépendre exclusivement de l’aide de quelqu’un d’autre.

Henry Evans utilise son interface graphique personnalisée pour contrôler le robot Stretch afin qu’il ramasse une serviette, la place dans un panier à linge, puis remorque le panier à linge jusqu’à la buanderie.

Stretch présente encore quelques limites importantes. Le robot ne peut soulever qu’environ 2 kilogrammes, et ne peut donc pas manipuler le corps ou les membres d’Henry, par exemple. Il ne peut pas non plus monter ou descendre les escaliers, n’est pas conçu pour aller à l’extérieur et nécessite encore beaucoup d’interventions techniques. Et quelles que soient les capacités de Stretch (ou des robots comme Stretch), Jane Evans est convaincue qu’ils ne pourront jamais remplacer les soignants humains, ce qu’elle ne souhaite d’ailleurs pas.

« C’est le regard d’une personne sur une autre », dit-elle. « Ce sont les mots qui sortent, les émotions. Le contact humain est si important. Cette compréhension, cette compassion, un robot ne peut pas les remplacer ».

Le Stretch est peut-être encore loin de devenir un produit de consommation, mais il suscite un intérêt certain, selon Mme Nguyen.

« J’ai parlé avec d’autres personnes paralysées qui aimeraient avoir un Stretch pour favoriser leur indépendance et réduire la quantité d’aide qu’elles demandent souvent 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 accomplir 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. Au fur et à mesure que les robots deviennent plus performants, cet impact ne fera que s’accroître. »

« Je vois clairement des robots comme Stretch dans les maisons des gens », dit Jane. « La question est de savoir quand. Je n’ai pas l’impression que c’est dans une éternité. Je pense que nous nous en approchons. Les robots domestiques utiles n’arriveront jamais 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 un jour 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. »

Pour Henry Evans, Stretch fait déjà la différence. « On dit que la dernière chose à mourir est l’espoir », explique Henry. « Pour les personnes gravement handicapées, pour lesquelles des avancées médicales miraculeuses ne semblent pas envisageables de notre vivant, les robots sont le meilleur espoir d’une indépendance significative. »

https://spectrum.ieee.org/stretch-assistive-robot

https://robotsguide.com/robots/pr2

https://charliekemp.com/

http://r4h.org/