보조 로봇 매니퓰레이터를 위한 비전 가이드 공유 제어 평가 (ARM Control)
2026년 1월 28일 업데이트: VA Office of Research and Development
보조 로봇 매니퓰레이터를 위한 비전 가이드 공유 제어 개발
이 연구의 목적은 전동 휠체어 사용자들 사이에서 휠체어에 장착된 보조 로봇 매니퓰레이터를 위한 새로운 제어(즉, 시각 안내 공유 제어)를 평가하는 것입니다.
이 연구는 일반 인구 통계, 건강 정보 및 보조 기술에 대한 이전 경험에 대한 설문지로 구성됩니다.
상지 기능 및 능력을 테스트하고 공간 방향 및 시각화 능력을 테스트하기 위해 여러 가지 테스트도 시행됩니다.
그때까지 참가자들은 연구에 참여할 자격이 있는지 평가하기 위해 테이블에 장착된 보조 로봇 매니퓰레이터로 훈련 단계를 거칩니다.
자격을 갖춘 참가자는 비전 가이드 공유 컨트롤러를 사용하면서 약간 더 복잡한 작업을 배우고 연습해야 하는 두 번째 교육 단계로 이동합니다.
이 교육이 끝나면 보조 로봇 매니퓰레이터가 참가자 휠체어에 장착되고 작업 목록에서 여러 일상 작업을 완료하라는 요청을 받게 됩니다.
연구가 끝날 때 연구원은 각 참가자와 짧은 반 구조화 인터뷰를 수행하고 참가자가 비전 가이드 공유 제어의 사용 용이성과 유용성을 어떻게 인식하는지에 대한 더 많은 통찰력을 얻을 것입니다.
연구 개요
상세 설명
고도의 척수 손상(SCI), 근위축성 측삭 경화증(ALS) 및 다발성 경화증(MS)을 포함하여 전동 이동 장치를 사용하는 퇴역 군인은 종종 심각한 상지 손상을 경험합니다.
상지 손상 관리 및 관리에는 종종 다양한 보조 솔루션이 포함됩니다.
그러나 조작 보조에 대한 제품 가용성 및 기술 발전은 이동성에 비해 훨씬 뒤떨어져 있습니다.
이들 중 다수는 독립적인 이동성에도 불구하고 물 한 컵에 손을 뻗어 간단한 식사를 하고 칫솔을 집을 수 없습니다.
손을 뻗고 물체를 다루거나 조작하는 것과 관련된 일상 생활의 필수 활동(ADL)을 위해서는 여전히 개인 간병인의 도움이 필요합니다.
로봇 기술의 급속한 발전과 함께 ARM(보조 로봇 매니퓰레이터)은 상지 장애가 있는 퇴역 군인이 도달, 물체 취급 및 조작과 관련된 일상 작업을 완료하는 데 도움이 되는 실행 가능한 솔루션으로 부상했습니다.
ARM은 종종 많은 자유도(DOF)를 갖추고 있지만 사용자는 기존의 조이스틱으로 동시에 모든 DOF를 제어할 수 없으며 특히 ARM이 가까워질 때 간단한 조작 작업을 완료하기 위해 모드를 자주 전환해야 합니다. 조작을 위해 적절하게 정렬해야 합니다.
따라서 기존 ARM은 특히 구조화되지 않은 환경에서 효율성과 유효성이 부족합니다.
이 프로젝트의 목표는 VGS(vision-guided shared) 제어를 두 가지 유형의 환경 수정과 결합하여 실제 사용을 위한 ARM의 효과 및 효율성을 해결하는 것입니다.
두 가지 유형의 환경 수정에는 상용 또는 맞춤형 적응 도구(예: ARM이 병을 열 수 있도록 병을 고정할 수 있는 홀더)를 사용하는 것과 개체 또는 적응 도구에 기점 마커(QR 코드와 유사)를 추가하는 것이 포함됩니다. 실제 애플리케이션을 위한 강력하고 신뢰할 수 있는 비전 기반 추적.
환경 수정을 기반으로 구축된 VGS 제어를 통해 사용자는 ARM을 태그가 지정된 개체 가까이로 이동하여 모든 작업을 시작할 수 있으며 대상을 감지하면 ARM이 미세 조작을 대신할 수 있습니다.
이 프로젝트는 휠체어에 장착된 ARM을 사용하여 일련의 일상 조작 작업을 완료할 전동 휠체어 사용자 16명 사이에서 새로운 제어를 평가하는 것입니다.
참가자는 기본 제어 방법과 새로운 VGS 제어 방법을 사용하여 10가지 조작 작업 세트를 완료합니다.
연구원은 효율성(즉, 작업 완료 시간 및 모드 전환 빈도), 효과(즉, 작업 완료 성공률) 및 유용성(즉, NASA 작업 부하 지수 및 시스템 사용성 척도) 측면에서 결과 측정을 수집합니다.
연구자들은 비전 기반 로봇 제어 및 인간-로봇 상호 작용 기술의 보다 실용적이고 사용 가능한 구현을 통해 상지 장애가 있는 재향 군인의 조작 기능을 개선할 것으로 기대합니다.
연구 유형
중재적
등록 (실제)
21
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.
연구 장소
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Pennsylvania
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Pittsburgh, Pennsylvania, 미국, 15240
- VA Pittsburgh Healthcare System University Drive Division, Pittsburgh, PA
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참여기준
연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.
자격 기준
공부할 수 있는 나이
18년 이상 (성인, 고령자)
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
아니
설명
포함 기준:
- 18세 이상
- 전동 휠체어를 주요 이동 수단으로 사용
- 물 한 컵에 손을 뻗고, 냉장고를 열고, 칫솔을 집는 것과 같은 일상적인 조작 작업을 수행하는 데 어려움을 스스로 보고했습니다.
제외 기준:
- 시각 장애가 있는 사람
- 장시간 계속 앉아 있지 못하는 욕창이 있는 사람
공부 계획
이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 다른
- 할당: 해당 없음
- 중재 모델: 단일 그룹 할당
- 마스킹: 없음(오픈 라벨)
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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실험적: 비전 가이드 제어 vs 기본 제어
새로운 맞춤형 제어 방법 vs 기본 방법
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참가자들은 연구실을 한 번 방문하여 휠체어에 장착된 로봇 조작기를 사용하여 먼저 새로운 맞춤형 비전 유도 공유(VGS) 제어를 사용한 후 휴식을 취한 다음 기본 조이스틱 또는 스위치 제어를 사용하여 일련의 조작 작업을 완료하도록 요청받을 것입니다.
두 가지 제어 방법의 순서는 고정되어 있습니다.
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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과제 완료 시간
기간: 두 번의 실험실 방문(각각 <3시간). 각 방문(음주; 팝콘)에서 기본 수동 제어와 VGS 제어에 대한 각 시행 후 작업 완료 시간이 기록되었습니다(제어당 2회 시행; 방문당 4회 측정).
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각 과제는 여러 개의 사전 정의된 단계로 구성되었습니다(음료 마시기 과제는 6단계, 팝콘 만들기 과제는 10단계).
참가자들은 각 과제당 두 번씩 시행을 수행했습니다.
완료 시간은 시작 신호부터 과제 완료까지 걸린 총 시간(초 단위)으로 정의되었으며, 모든 단계를 완료하는 데 필요한 시간을 측정했습니다.
각 단계에는 5분의 제한 시간이 부여되었습니다; 해당 시간 내에 완료되지 않으면 해당 단계는 실패로 간주되고 최대 5분의 지속 시간이 부여된 후 다음 단계로 진행되었습니다.
과제 완료 시간은 기술 통계를 사용하여 요약되었으며, 최대 5분의 지속 시간이 부여된 실패 단계를 포함한 모든 시행의 평균 시간이 계산되었습니다.
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두 번의 실험실 방문(각각 <3시간). 각 방문(음주; 팝콘)에서 기본 수동 제어와 VGS 제어에 대한 각 시행 후 작업 완료 시간이 기록되었습니다(제어당 2회 시행; 방문당 4회 측정).
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성공률
기간: 두 번의 실험실 방문(각각 <3시간). 각 방문(음주; 팝콘)에서 기본 수동 제어와 VGS 제어에 대한 각 시도 후 성공률이 기록되었습니다(제어당 2회 시도; 방문당 4회 측정).
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성공률은 음용 작업의 경우 총 12회 시도(6단계를 두 번 수행) 중, 팝콘 작업의 경우 총 20회 시도(10단계를 두 번 수행) 중 5분 제한 시간 내에 성공적으로 완료된 작업 단계 수로 정의되었습니다.
각 시도는 5분 내에 완료되지 않을 경우 실패로 간주되었습니다.
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두 번의 실험실 방문(각각 <3시간). 각 방문(음주; 팝콘)에서 기본 수동 제어와 VGS 제어에 대한 각 시도 후 성공률이 기록되었습니다(제어당 2회 시도; 방문당 4회 측정).
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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NASA 작업 부하 지수 (TLX)
기간: 두 번의 실험실 방문(각각 <3시간). 각 방문(음주; 팝콘)에서 참가자는 2회의 기본 수동 제어와 2회의 VGS 제어 시행을 완료했습니다. NASA-TLX는 두 시행 후 각 제어 방법당 한 번씩 완료되었습니다(방문당 2회).
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NASA Task Load Index (NASA-TLX)는 각 제어 방법 아래에서 모든 작업을 완료한 후 참가자의 주관적 작업 부하를 평가합니다.
여기에는 정신적 요구, 신체적 요구, 시간적 요구, 성과, 노력, 좌절감의 여섯 가지 차원이 포함됩니다.
각 차원은 0부터 100까지 평가되며, 높은 점수는 더 큰 인지된 작업 부하를 나타냅니다.
전체 작업 부하 지수는 여섯 가지 차원 점수의 평균으로 계산되어 0부터 100까지의 총점을 산출하며, 높은 점수는 더 큰 전체 작업 부하를 나타냅니다.
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두 번의 실험실 방문(각각 <3시간). 각 방문(음주; 팝콘)에서 참가자는 2회의 기본 수동 제어와 2회의 VGS 제어 시행을 완료했습니다. NASA-TLX는 두 시행 후 각 제어 방법당 한 번씩 완료되었습니다(방문당 2회).
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시스템 사용성 척도 (SUS)
기간: 두 번의 연구실 방문(각각 3시간 미만). 각 방문(음주; 팝콘)에서 참가자는 기본 수동 제어 시험 2회와 VGS 제어 시험 2회를 완료했습니다. 두 시험 후 각 제어 방법에 대해 SUS는 한 번씩 완료되었습니다(방문당 2회).
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시스템 사용성 척도(SUS)는 인지된 사용성을 평가하는 10개 항목의 설문지입니다.
각 항목은 5점 척도로 평가되며, 총 SUS 점수는 0-100 척도로 변환됩니다. 점수가 높을수록 사용성이 더 좋다는 것을 의미합니다.
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두 번의 연구실 방문(각각 3시간 미만). 각 방문(음주; 팝콘)에서 참가자는 기본 수동 제어 시험 2회와 VGS 제어 시험 2회를 완료했습니다. 두 시험 후 각 제어 방법에 대해 SUS는 한 번씩 완료되었습니다(방문당 2회).
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공동 작업자 및 조사자
여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.
수사관
- 수석 연구원: Dan Ding, PhD, VA Pittsburgh Healthcare System University Drive Division, Pittsburgh, PA
연구 기록 날짜
이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.
연구 주요 날짜
연구 시작 (실제)
2022년 4월 13일
기본 완료 (실제)
2024년 6월 21일
연구 완료 (실제)
2024년 6월 30일
연구 등록 날짜
최초 제출
2020년 3월 18일
QC 기준을 충족하는 최초 제출
2020년 3월 24일
처음 게시됨 (실제)
2020년 3월 26일
연구 기록 업데이트
마지막 업데이트 게시됨 (실제)
2026년 2월 17일
QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출
2026년 1월 28일
마지막으로 확인됨
2026년 1월 1일
추가 정보
이 정보는 변경 없이 clinicaltrials.gov 웹사이트에서 직접 가져온 것입니다. 귀하의 연구 세부 정보를 변경, 제거 또는 업데이트하도록 요청하는 경우 register@clinicaltrials.gov. 문의하십시오. 변경 사항이 clinicaltrials.gov에 구현되는 즉시 저희 웹사이트에도 자동으로 업데이트됩니다. .