Evaluering af Vision-Guided Shared Control for Assistive Robotics Manipulators (ARM Control)

Veteraner, der bruger elektriske mobilitetsredskaber, herunder dem med rygmarvsskade på højt niveau (SCI), amyotrofisk lateral sklerose (ALS) og multipel sklerose (MS), oplever ofte alvorlige svækkelse af øvre ekstremiteter. Håndtering og pleje af svækkelse af øvre ekstremiteter involverer ofte en række hjælpemidler. Produkttilgængelighed og teknologiske fremskridt for manipulationsassistance falder dog langt bagud for mobilitet. Mange af disse individer kan, på trods af deres selvstændige mobilitet, ikke nå et glas vand, lave et simpelt måltid og tage en tandbørste op. De har stadig brug for assistance fra en personlig omsorgsperson til væsentlige daglige aktiviteter (ADL'er), der involverer rækkevidde og håndtering/manipulation af objekter. Med den hurtige udvikling af robotteknologi fremstår assisterende robotmanipulatorer (ARM'er) som en levedygtig løsning til at hjælpe veteraner med overekstremitetsnedsættelser til at udføre daglige opgaver, der involverer rækkevidde, håndtering af objekter og manipulation. ARM'er er ofte udstyret med mange frihedsgrader (DOF), men brugere kan ikke kontrollere alle DOF'er på samme tid med et konventionelt joystick, og de skal skifte tilstand ret ofte for at udføre selv simple manipulationsopgaver, især når en ARM kommer tæt på til målet og skal justeres korrekt til manipulation. Således lider eksisterende ARM'er under manglen på effektivitet og effektivitet, især i et ustruktureret miljø. Målet med dette projekt er at kombinere vision-guided shared (VGS) kontrol med to typer miljøændringer for at adressere effektiviteten og effektiviteten af ​​ARMs til brug i den virkelige verden. De to typer miljøændringer inkluderer brug af kommercielle eller brugerdefinerede adaptive værktøjer (f.eks. en holder, der kan holde en flaske eller krukke, så en ARM kan åbne den), og tilføjelse af fiducial markører (svarende til QR-koder) til objekter eller adaptive værktøjer til at lave vision-baseret sporing robust og pålidelig til applikationer i den virkelige verden. Bygget på miljøændringerne vil VGS-kontrollen give en bruger mulighed for at starte enhver opgave ved at flytte en ARM tæt på et mærket objekt, og ARM'en til at overtage finmanipulation ved detektering af målet. Dette projekt skal evaluere den nye kontrol blandt 16 el-kørestolsbrugere, som vil bruge en kørestolsmonteret ARM til at udføre et sæt daglige manipulationsopgaver. Deltagerne vil udføre et sæt på 10 manipulationsopgaver ved hjælp af standardkontrolmetoden og den nye VGS-kontrolmetode. Forskere vil indsamle resultatmål i form af effektivitet (dvs. opgavegennemførelsestid og frekvensskiftefrekvens), effektivitet (dvs. succesrate for fuldførelse af opgave) og brugervenlighed (dvs. NASA Task Load Index og System Usability Scale). Efterforskere forventer at forbedre manipulationsfunktionerne for veteraner med nedsatte øvre lemmer gennem en mere praktisk og anvendelig implementering af synsbaseret robotstyring og menneske-robot interaktionsteknologier.