“支撑起2020年东京奥运会的技术和人们”第2期 生活辅助型机器人“HSR”

丰田作为奥林匹克和残奥会的全球合作伙伴，除了为2020年东京奥运会提供车辆方面支持以外，还引入了各种各样的机器人。ToyotaTimes将用三期特辑的篇幅来介绍项目组成员们付出的努力。诚然，他们不像那些运动员们可以直接在赛场上一展身手，但他们做出的幕后贡献绝对不容忽视。在本次特辑的第2期中，我们采访到了生活辅助型机器人“HSR”的研发团队。

HSR（Human Support Robot）于2012年开始研发，是一款辅助家庭生活的生活辅助类机器人。其高度约为100cm，与需要坐轮椅的残障人士视线水平面几乎相同。全方位平板车上是一个圆筒形小型轻量机身，机身中具备可上下移动的可收纳机械臂，能够搬运重量大约为1.2kg的行李，完成“捡起地上的物品”或者“从架子上取东西”等工作。

2015年，丰田与日本国内外的多家研究机构携手，共同成立了推进技术开发的机制——“HSR开发联盟”。丰田将向加入“HSR开发联盟”的研究机构借出其开发的新型HSR用于研究。而现在，丰田又扩大了朋友圈，与日本国内外14个国家、46个据点（截至2022年1月底）共享软件和know-how等研发成果，通过合作推进技术的开发。丰田也根据残障人士及福祉机构相关人员的反馈对HSR进行了多次改良，以尽早实现实用化为目标。

从客户视角出发，齐心协力研发

在2020年东京奥运会期间，有部分客人需要使用东京新国立竞技场内设置的轮椅观战席，而HSR则是负责为这些人提供移动和观战方面的支持。

具体来说，对于坐轮椅的客人，它能够提供以下服务：①为了减少残障人士在人群中移动的压力，将从入口处“引导客人至观众席”；②考虑到夏天天气炎热，为了让他们能够安心观看比赛，将“分发饮用水”。

对于所有来到现场的人，它能够提供以下服务：③为了大家能够在回家前一身轻，提供“垃圾回收”服务；值得一提的是，以上三点都是针对移动方面提供的支持。④为了留下一生仅此一次的宝贵回忆，当初的实施计划中也有提供“拍照服务”这一项。

来自R-开拓部的高桥正浩主任回忆起当时，说道：“其实，HSR原本是作为生活辅助机器人，以‘家中使用的机器人’这一条件为前提进行研发的。要想HSR在体育场这样特殊的环境中自由移动，我们还有许多方面需要改善。”

高桥主任/运营负责人

与在房间内移动不同，要想在广阔的体育场内自由移动，首先必须准确把握HSR的位置信息。

为此，我们一开始就模拟了整个会场的地图。为了掌握和对象物体之间的距离以及周围的信息等，我们在HSR前后各内置了一个名为LiDAR的激光雷达。但只是这样的话，如果遇到人流量过大的情况，激光会有可能无法触及到墙壁，这么一来就没办法准确测量自身的位置。因此，我们在它的顶部位置又安装了2台摄像机，通过与事先收录好的天花板纹路进行匹配，以此掌握自身所在位置。

通过组合使用这4种用途不同的设备，HSR可以在人来人往的环境中安全行驶。另外，在引导带路的时候，HSR还可以通过后方的LiDAR确认乘坐轮椅的客人有没有跟上来。

通过前后方下面的LiDAR（照片中左下、右上）和朝向天花板的摄像机（照片中左上）掌握HSR的位置信息。位于前面的摄像机（右下）使用广角镜头，确保了视野的广阔

显示屏上方是现场的实时画面。下方可以正确显示位置信息和周围的障碍物，还可以一边改变视点的高度和方向一边掌握具体状况

当然，这些功能是团队开始面向2020年东京奥运会进行针对性研发后才逐渐配备的。在2020年东京奥运会中，我们没有强行去实现全自动化，而是将“人隔着显示屏操作的远程操纵”与“自主功能”相结合。这样一来，操作员就可以通过亲切对话的方式为客人提供服务了。

另外，为了提高操作员的操作性，我们将原来视野为65°的前方摄像机更换成了视野为165°的广角镜头。

另外，我们也针对噪音的应对方案进行了改良。2018年的时候我们在丰田体育场进行了实证实验，我们发现当人们大声欢呼时，即使HSR靠近乘坐轮椅的客人身边，操作员也听不到对方的声音。为了能让操作员清楚地听到HSR面前的客人的声音，我们对麦克风也进行了改良。

这所有的方式方法，都是我们考虑到操作员的感受，和各位操作员一起反复尝试，并细致完善技术后的成果。

其实，HSR需要的不仅是技术上的更新，研发人员还要考虑到实际坐在轮椅上的客人们需要怎样的服务。关于这一点，他们也和负责远程操纵的操作员们进行了讨论，双方人员共同进行了研发工作。在这其中，来自TOYOTA LOOPS的村濑礼美给予了团队很多宝贵建议，因为她本身也是一名轮椅使用者。

村濑/操作员

按照最初的计划，我们准备在客人到场后立刻派发饮用水来表示欢迎。但站在轮椅使用者的角度来说，如果还没到观众席的时候手里就得拿着东西的话，反而会增加途中移动的负担。因此我从这点出发，向研发团队提出了“等客人坐下后再派发饮用水，这样带来的负担最小”这一提议。

另外，在派发水的时候，也有人提出用塑料袋装水更方便，但其实这也有可能增加对方的负担。比如对于上半身残疾的人来说，很难从袋子里取出水。

我在TOYOTA LOOPS※中工作，我的同事中也有手部残疾的人，所以我让他们实际试一下，HSR在多高的地方以及什么位置递水比较容易被拿到，我们反复进行了诸如此类的细微改良。

※TOYOTA LOOPS是丰田的一家特别的子公司，它蕴含着“希望增加残疾人士的就业机会，扩大与职场伙伴和社会的关系”这份美好的愿望。（https://www.toyota-loops.co.jp/）

就这样，研发工作在推进过程中，兼顾了开发者的想法和只有当事人才知道的轮椅使用者的想法。就在这时，受新冠疫情的影响，奥运会决定延期，大家不得不讨论变更或是中止一直以来的实施方案。

团队与奥组委商讨后，最终决定只在2020年东京残奥会中使用HSR，同时其活动范围也有所改变，由原来体育场1层设有轮椅观看席的部分看台区域，扩大到1层的整个看台外围通道和入口附近。但由于本次比赛没有观众，因此HSR将不提供“引导客人至观众席”的服务，而是向大会工作人员提供“分发饮用水”“垃圾回收”“拍照服务”的服务。

由于活动区域的扩大，操作员远程操纵的比重也有所增加，所以团队重新开始了研发工作。

“以人为本”的“丰田式”服务

村濑回想起奥运会延期前的服务，表示：“延期前，操作员和客人的实时对话占比很低，我们作为操作员只能平淡地念出规定好的台词。但我想要是能提供更加具有独创性的对话服务该有多好”。于是以延期为契机，再加上操作员参与的领域扩大了，团队的计划变更为了增加与客人间的自然对话，并致力于创造“虽然是机器人，但能给人带来温暖”的服务。

这其中之一就是HSR的头部动作。村濑说：“显示器上会呈现HSR操作员的面孔，而为了让操作员和客人之间的视线能够对上，我们尝试根据客人的脸的高度配合调整了HSR头部的角度。这是实证实验中，我们操作员一边讨论一边得出的创意动作”。在那之后，这个动作被视为基本动作，添加到了相关手册当中。除此之外，对话时点头、被询问座位位置时一边让身体和机械臂动作起来一边说“在那边”等，研发团队有意让HSR做出诸如此类有富有人情味的动作。可以说HSR的动作和之前相比，变化非常之大。

在正式开幕的2020年东京残奥会上，操作员在TOYOTA LOOPS（丰田市）通过远程操纵操控着HSR，这么一来，这些机器人仿佛每一辆都拥有了自己的个性，在会场中忙忙碌碌，穿梭自如。

可以看到，HSR在观众席间来回奔走，操作员可以通过远程操纵的方式一边和奥运会相关负责人谈笑，一边拍摄纪念照片。在从旁边经过时，考虑到有人会察觉不到安静行驶的HSR，为了避免撞到这些人，操作员会发出“我要过去啦”之类的声音来提醒。

村濑在操纵HSR时，每天必做的一件事，就是向经常路过的小卖部店员打招呼。

“我想着，每次都会打招呼的机器人应该会很有趣吧，就试了试。这么坚持了一段时间，小卖部的人开始常常和我说‘今天操纵机器人的是你啊’，我们自然而然地相互认识了。也有越来越多的人和我打招呼”，就这样，奥运会的相关人员都渐渐和村濑熟悉了起来。

其中，令村濑印象最深刻的是一次与国外媒体的对话。她说：“我希望大家能从机器人身上感受到人情味，因此准备开个玩笑。当时我操纵HSR来到观众席的边缘，那里有台风扇，我让机器人停在那里，然后说‘这里可真凉快啊’，一旁国外媒体的人用英语和我搭话说‘真的假的’。我居然可以通过机器人来玩笑，而且对方还是外国人。这件事让作为操作员的我充满了自信。”这份心情也传达给了世界上的人们。

HSR接受BBC的采访

来自R-开拓部的森健光主管看到了这一情景，感慨道:“如果操作员能怀着一颗热情好客的心进行操作的话，那即使是隔着机器人，他们的热情也能很好地传达给他人。”

森主幹／技術責任者

我认为人与人之间的交流带来了人们之间的羁绊，这份羁绊能让人感到安心和温暖。

2020年东京残奥会举办期间拍摄的纪念照片多达数百张。通过实施以人为介的服务，产生了更多的交流，这才能让这么多人留下了如此宝贵的回忆。

2辆HSR为一个组合进行运转：将照相机固定在机械臂上的摄影用HSR、作为纪念照片中的一员出镜的被拍摄用HSR。纪念照片会当场打印出来并作为礼物送给来到这里的人们

我想，能够取得这些成果，都要归功于担任操作员的TOYOTA LOOPS的各位。因为这个项目的初衷是提供让客人高兴的服务，所以在当时没有观众的紧张的气氛中，HSR让许多大会负责人感到了治愈，为他们留下了令人心头一暖的服务。

如果使用我们的（结合了远程操纵和自主功能的）机器人，就可以向有困难的人温柔地打招呼，贴近他们并伸出援助之手，向他们提供“丰田式”的服务。

可以看到，这不单单是用机器人代替人的工作，而是考虑到了如何支持人的活动、如何与人共生。上述这种基于“以人为本”的思考方式带来了“丰田式”服务，创造了许多人与人之间的沟通交流。

在奥运会的最后一天，23辆HSR等间隔排列在体育场1楼的外围，为比赛的工作人员们送行。

“虽然其中有一部分是没有操作员的自主模式HSR，但可以看到在有操作员操纵的HSR上，大家都隔着屏幕微笑挥手呢。”这也让人们重新意识到，即便相距很远，但通过HSR，大会负责人和操作员的心也能够相连。

上图为担任操作员的TOYOTA LOOPS成员们。他们运用各自不同的个性来操控HSR，使HSR从一个普通的机器人进而成为了受人喜爱的吉祥物

不拘泥于现有“场所”，探寻潜藏在机器人中的可能性

通过2020年东京奥运会的经验，HSR团队获得了很多启迪。其中，村濑表示自己除了获得了完成工作后的成就感之外，还因为第一次从事接待客人的工作而感到格外高兴。

“因为我是第一次接待客人，所以这段时间感觉就像做梦一样。说实话，以前我做梦都没想到自己还能够从事接客服务。因为我是残疾人，所以在决定职业的时候，觉得除了坐在办公室伏案的工作外别无其他选择。但没想到还可以借助机器人实现这些，真的让我非常惊讶。”对于可选择的职位比较有限的人们来说，HSR也为他们带来了希望。

HSR屏幕里的村濑是当天的操作员。她戴着耳机，使用控制杆和鼠标远程操控HSR

看到了村濑后，本次的项目负责人、来自连接先行开发部（当时为R-开拓部）的户田隆宏主管说：可以看到HSR的项目有了进一步的发展。

户田主管/项目负责人

在提供服务方面，是将机器人的远程操控和自主功能结合起来使用好，还是分别使用好，对于这个问题的答案目前我们还不清楚。但是，通过此次2020年东京奥运会，我们再次认识到：对于那些需要护理的人、残障人士，以及其他正在享受护理育儿休假的人等等，我们可以通过机器人超越“场所”的概念，为他们提供价值。

单纯的重复劳动工作交给机器人，能保证工作乐趣的工作交给人，如果能做到这一点，对于工作方式的改革和创造新的就业机会来说，或许就是迈出了一大步。在这种情况下，我想在HSR的研发过程中，重新考虑让操作员做什么，以及哪些工作需要自动化。

就像没有互联网的时候远程工作很难一样，接下来机器人也将改变工作方式。生活支援的目的自不必多说，在今后的研发工作中，我们要意识到这其中还潜藏着创造就业的可能性。

如果有像HSR这样的机器人，就能超越现有“场所”。不仅是生活支援方面，HSR团队也看到了其创造就业机会的可能性，并向着未来迈出了一大步。

―丰田汽车是奥林匹克和残奥会的全球合作伙伴―