Robótica inteligente para asistencia a personas mayores en Hong Kong (i-REACH)

Este estudio tiene como objetivo proporcionar una solución robótica inteligente para ayudar a la movilidad y manipulabilidad de los adultos mayores. Usando un nuevo enfoque de desarrollo de UC3, los investigadores estudiarán sistemáticamente los requisitos de los usuarios mayores para formular especificaciones técnicas para diseñar sistemas robóticos portátiles personalizados. Específicamente, desarrollaremos: (1) un nuevo enfoque de desarrollo de UC3 para identificar los requisitos y limitaciones para la movilidad y manipulabilidad de las personas mayores en base a estudios gerontecnológicos y fisiológicos; (2) un robot portátil personalizado impulsado por sensores para asistencia a personas mayores; (3) un sistema de prueba interactivo integrado para apoyar el desarrollo de asistencia inteligente para personas mayores habilitada por robots y para mejorar significativamente el rendimiento y la seguridad; y (4) un ambiente experimental para probar, evaluar y demostrar los sistemas desarrollados, enfatizando significativamente la mejora de la movilidad y manipulabilidad de los adultos mayores.

Para mejorar la movilidad y la manipulabilidad humanas, se requiere que un dispositivo robótico portátil tenga cierta rigidez para soportar el cuerpo humano o soportar una carga externa. Inspirándose en la flexibilidad de múltiples haces musculares en tejidos musculares biológicos, los investigadores proponen utilizar múltiples servomotores para formar articulaciones impulsoras distribuidas del robot portátil de una estructura híbrida y regular la fuerza impulsora y la velocidad de las articulaciones coordinando la salida de cada motor. en tiempo real. El enfoque UC3 parte de un estudio psicosocial y conduce a la identificación de las necesidades críticas de los adultos mayores descritas por parámetros de diseño basados ​​en la kinesiología. Esto proporcionará las pautas para desarrollar robots inteligentes de asistencia para personas mayores mediante la integración de nuevos robots portátiles híbridos blandos/rígidos blandos, un sistema de detección inteligente y métodos de control. Luego, los robots se probarán y evaluarán en un entorno centrado en el usuario para permitir la siguiente fase de mejora. Nuestros sistemas se desarrollarán en base a requisitos en tres niveles: (1) el nivel de fisiología, que involucra elementos activos individuales; (2) el nivel de función de acción; y (3) el nivel de comportamiento de realizar tareas.

Para informar el diseño de nuestro dispositivo robótico portátil, es esencial comprender las necesidades y los requisitos de compensación de los usuarios mayores en su vida diaria a nivel de fisiología, función y comportamiento. 60 sujetos de edad avanzada serán reclutados para el examen. La evaluación de las necesidades del usuario dará como resultado una lista de categorías de "movimiento, tareas y comportamiento" con los escenarios de "problemas de movilidad en el hogar y la comunidad" que las personas mayores consideran importantes y necesarias para completar la vida diaria de forma independiente. Con base en los estudios psicosociales y las pruebas físicas y fisiológicas realizadas en la plataforma de evaluación y pruebas de laboratorio, los investigadores realizarán evaluaciones cuantitativas de las necesidades y la compensación para formular los requisitos técnicos para el diseño y desarrollo del sistema. Además, a medida que los datos medidos continúen acumulándose, los investigadores desarrollarán métodos de aprendizaje automático para estimar de manera eficiente esquemas de compensación confiables basados ​​en un pequeño conjunto de datos medidos sobre un nuevo usuario. Esto acelerará en gran medida la eficiencia de los estudios de compensación cuando aumente el número de usuarios.

Para evaluar la mejora de nuestros dispositivos portátiles, los investigadores evaluarán cuantitativamente la mejora de la movilidad y la manipulabilidad de los ancianos objetivo mediante un experimento previo y posterior a la implementación. Se reclutará un total de 180 personas mayores de las clínicas ambulatorias y/o unidades de servicios comunitarios para personas mayores para los estudios de usuarios en tres fases, con 60 personas en cada fase. Los sujetos que se reclutarán en la Fase 2 y la Fase 3 deben cumplir con los siguientes criterios de inclusión y exclusión: (1) 65 años o más; (2) puntuación SARC-F (medida de sarcopenia) igual o superior a 4; (3) puntuación SPPB inferior a 11; (4) deterioro moderado de la movilidad, es decir, ADL entre 6 y 12; (5) capaz de una comunicación clara; y (6) sin deterioro cognitivo. Los participantes utilizarán el sistema de robótica y el entorno integrado para realizar el autocuidado diario para descubrir problemas de funcionalidad, usabilidad y aceptación del prototipo del dispositivo robótico. El sistema, conectado a aplicaciones móviles e Internet, servirá como una plataforma para medir y registrar datos sobre cómo los participantes se involucran en actividades preespecificadas. El experimento tendrá una duración de seis meses y el resultado se evaluará antes y después de la implementación para su comparación y validación. Los principales criterios de prueba incluyen las especificaciones de diseño para funcionalidades y confiabilidad, experiencias de usuario, seguridad del sistema y privacidad. También se medirá la capacidad y la confianza percibidas de los participantes para realizar actividades diarias de cuidado personal, la calidad de vida y la aceptación del sistema. La primera etapa de evaluación se centrará en la funcionalidad y confiabilidad del sistema individual, midiendo la estabilidad de la marcha utilizando el índice de inclinación del andador, la fatigabilidad por el vector de reacción del mango (HRV) y el centro de gravedad. La segunda etapa se enfocará en evaluar el desempeño del sistema y la usabilidad del IAE.

La participación de los adultos mayores reclutados de los ambulatorios y/o unidades de servicios comunitarios para adultos mayores en las pruebas, encuestas y/o entrevistas no afectará la calidad de la atención que están recibiendo. En el estudio no se incluirá el uso de drogas ni el tratamiento médico. Las intervenciones, encuestas y/o entrevistas no imponen ningún riesgo físico o médico a los participantes. La única preocupación es que los participantes se sientan un poco cansados ​​después de las pruebas. Los participantes pueden retirarse voluntariamente del estudio en cualquier momento, sin dar ninguna razón, su atención médica o derechos originales no se verán afectados.

Los investigadores realizarán los siguientes análisis para satisfacer las necesidades del proyecto: análisis de usuarios, análisis fisiológico y desarrollo de sistemas robóticos. En cuanto al análisis de usuarios, se utilizarán pruebas t de chi-cuadrado o independientes para examinar las diferencias en las características basales entre adultos mayores con diferentes niveles de movilidad y dificultades de manipulabilidad. Además, los investigadores realizarán análisis de regresión para comparar la diferencia de resultados entre adultos mayores con diferentes niveles de movilidad y dificultades de manipulación. También se examinarán e informarán la tasa de reclutamiento, la tasa de abandono y los datos faltantes. Con respecto al análisis fisiológico, los investigadores realizarán análisis anatómicos musculares, análisis de movimiento, análisis de la marcha, análisis de la presión del pie y análisis de electromiografía. Con respecto al desarrollo de sistemas robóticos, los investigadores realizarán análisis relacionados con el desarrollo y el rendimiento de los sensores.

El investigador principal será responsable del mantenimiento de los datos personales durante y después del estudio. Los datos que contengan identificadores personales se conservarán 5 años después de la publicación del primer artículo derivado del proyecto de investigación y los datos anonimizados se conservarán 10 años después de la publicación del primer artículo derivado del proyecto. Toda la información obtenida será utilizada únicamente con fines de investigación. Todos los datos se almacenarán en una estación de trabajo encriptada y en un almacenamiento en la nube en línea protegido por contraseña.