Inteligentní robotika pro pomoc seniorům v Hong Kongu (i-REACH)

Tato studie si klade za cíl poskytnout inteligentní robotické řešení pro podporu mobility a manipulovatelnosti starších dospělých. Pomocí nového přístupu vývoje UC3 budou výzkumníci systematicky studovat požadavky starších uživatelů, aby formulovali technické specifikace pro navrhování personalizovaných nositelných robotických systémů. Konkrétně vyvineme: (1) nový vývojový přístup UC3 k identifikaci požadavků a omezení pro mobilitu a manipulovatelnost starších osob na základě gerontechnologických a fyziologických studií; (2) personalizovaný nositelný robot řízený senzory pro asistenci seniorům; (3) integrovaný interaktivní testovací systém na podporu vývoje inteligentní asistence pro seniory s podporou robotů a na výrazné zlepšení výkonu a bezpečnosti; a (4) experimentální prostředí pro testování, hodnocení a demonstraci vyvinutých systémů s důrazem na výrazné zlepšení mobility a manipulovatelnosti starších dospělých.

Aby se zlepšila lidská mobilita a manipulovatelnost, je nutné, aby nositelné robotické zařízení mělo určitou tuhost, aby podpíralo lidské tělo nebo udrželo vnější zátěž. Inspirováni flexibilitou více svalových svazků v biologických svalových tkáních, výzkumníci navrhují použít více servomotorů k vytvoření distribuovaných hnacích kloubů nositelného robota hybridní struktury a k regulaci hnací síly a rychlosti kloubů koordinací výkonu každého motoru. v reálném čase. Přístup UC3 začíná psychosociální studií a vede k identifikaci kritických potřeb starších dospělých popsaných kineziologickými parametry návrhu. To poskytne pokyny pro vývoj inteligentních starších asistenčních robotů integrací nových hybridních měkkých/rigidních měkkých nositelných robotů, inteligentního snímacího systému a kontrolních metod. Roboti budou poté testováni a hodnoceni v prostředí zaměřeném na uživatele, aby byla umožněna další fáze zlepšování. Naše systémy budou vyvíjeny na základě požadavků na třech úrovních: (1) úroveň fyziologie, zahrnující jednotlivé aktivní prvky; (2) funkční úroveň působení; a (3) úroveň chování při provádění úkolů.

Abychom mohli informovat o designu našeho nositelného robotického zařízení, je nezbytné porozumět potřebám a požadavkům na kompenzaci starších uživatelů v jejich každodenním životě na úrovni fyziologie, funkce a chování. K vyšetření bude přijato 60 starších subjektů. Výsledkem posouzení potřeb uživatele bude seznam kategorií „pohyb, úkoly a chování“ se scénáři „problémů s mobilitou v domácnosti a komunitě“, které starší lidé považují za důležité a nezbytné k samostatnému dokončení každodenního života. Na základě psychosociálních studií a fyzických a fyziologických testů provedených v laboratorní testovací a hodnotící platformě budou vyšetřovatelé provádět kvantitativně posouzení potřeb a kompenzace, aby formulovali technické požadavky na návrh a vývoj systému. Kromě toho, jak se naměřená data dále hromadí, budou vyšetřovatelé vyvíjet metody strojového učení pro efektivní odhad spolehlivých kompenzačních schémat na základě malého souboru naměřených dat o novém uživateli. To značně urychlí efektivitu kompenzačních studií, když se počet uživatelů zvýší.

Aby bylo možné vyhodnotit zlepšení našich nositelných zařízení, vyšetřovatelé kvantitativně posoudí zlepšení mobility a manipulovatelnosti cílových starších osob pomocí experimentu před a po implementaci. Do uživatelských studií bude ve třech fázích přijato celkem 180 starších lidí z ambulantních klinik a/nebo jednotek pro seniory v komunitě pro seniory, přičemž v každé fázi bude 60 lidí. Subjekty, které mají být přijaty do fáze 2 a fáze 3, musí splňovat následující kritéria pro zařazení a vyloučení: (1) ve věku 65 let nebo starší; (2) skóre SARC-F (měření sarkopenie) rovné nebo vyšší než 4; (3) skóre SPPB menší než 11; (4) středně těžké zhoršení pohyblivosti, tj. ADL mezi 6 a 12; (5) schopné jasné komunikace; a (6) žádné kognitivní poškození. Účastníci budou využívat robotický systém a integrované prostředí k provádění každodenní sebeobsluhy, aby odhalili problémy ve funkčnosti, použitelnosti a přijetí prototypu robotického zařízení. Systém propojený s mobilními aplikacemi a internetem bude sloužit jako platforma pro měření a zaznamenávání dat o tom, jak se účastníci zapojují do předem specifikovaných aktivit. Experiment bude trvat šest měsíců a výsledek bude posouzen před a po implementaci pro srovnání a ověření. Mezi hlavní testovací kritéria patří specifikace návrhu pro funkce a spolehlivost, uživatelské zkušenosti, zabezpečení systému a soukromí. Bude také měřena vnímaná schopnost a sebedůvěra účastníků vykonávat každodenní činnosti sebeobsluhy, kvalita života a přijetí systému. První fáze hodnocení se zaměří na funkčnost a spolehlivost jednotlivého systému, měření stability chůze pomocí indexu překlopení chodítka, únavnosti pomocí vektoru reakce rukojeti (HRV) a těžiště. Druhá fáze se zaměří na hodnocení výkonnosti systému a použitelnosti IAE.

Účast starších dospělých rekrutovaných z ambulantních klinik a/nebo z jednotek pro seniory komunitních služeb v testech, průzkumech a/nebo pohovorech neovlivní kvalitu péče, které se jim dostává. Studie nebude zahrnovat žádné užívání drog a lékařské ošetření. Intervence, průzkumy a/nebo rozhovory nepředstavují pro účastníky žádné fyzické ani zdravotní riziko. Jedinou obavou je, že se účastníci mohou po testech cítit trochu unavení. Účastníci mohou ze studie kdykoli dobrovolně odstoupit, a to bez udání důvodů, jejich lékařská péče ani původní práva nebudou dotčeny.

Vyšetřovatelé provedou následující analýzy, aby vyhovovaly potřebám projektu: uživatelská analýza, fyziologická analýza a vývoj robotického systému. Pokud jde o uživatelskou analýzu, budou použity chí-kvadrát nebo nezávislé t-testy ke zkoumání rozdílů ve výchozích charakteristikách mezi staršími dospělými s různou úrovní pohyblivosti a obtížemi s manipulovatelností. Dále vyšetřovatelé provedou regresní analýzu, aby porovnali rozdíl ve výsledcích mezi staršími dospělými s různou úrovní pohyblivosti a obtíží s manipulovatelností. Bude také přezkoumána a hlášena míra náboru, míra nedokončení práce a chybějící údaje. Pokud jde o fyziologickou analýzu, vyšetřovatelé provedou svalovou anatomickou analýzu, analýzu pohybu, analýzu chůze, analýzu tlaku nohou a elektromyografickou analýzu. Pokud jde o vývoj robotického systému, vyšetřovatelé provedou analýzu související s vývojem a výkonem senzorů.

Hlavní řešitel bude odpovědný za uchování osobních údajů během studie a po ní. Údaje obsahující osobní identifikátory budou uchovávány 5 let po uveřejnění prvního příspěvku vzešlého z výzkumného projektu a anonymizované údaje budou uchovávány 10 let po uveřejnění prvního příspěvku z projektu. Veškeré získané informace budou použity pouze pro výzkumné účely. Všechna data budou uložena na zašifrované pracovní stanici a na online cloudovém úložišti chráněném heslem.