Evaluatie van Vision-Guided Shared Control voor Assistive Robotics Manipulators (ARM Control)

Veteranen die elektrische mobiliteitshulpmiddelen gebruiken, waaronder diegenen met ernstig ruggenmergletsel (SCI), amyotrofische laterale sclerose (ALS) en multiple sclerose (MS), ervaren vaak ernstige stoornissen van de bovenste ledematen. Bij het beheer en de zorg van stoornissen van de bovenste ledematen is vaak een reeks ondersteunende oplossingen nodig. De beschikbaarheid van producten en de technologische vooruitgang voor hulp bij manipulatie blijven echter ver achter bij die voor mobiliteit. Veel van deze personen kunnen ondanks hun onafhankelijke mobiliteit niet naar een glas water reiken, een eenvoudige maaltijd bereiden of een tandenborstel oppakken. Ze hebben nog steeds hulp nodig van een persoonlijke verzorger voor essentiële activiteiten van het dagelijks leven (ADL's) met betrekking tot reiken en hanteren/manipuleren van voorwerpen. Met de snelle vooruitgang van de robottechnologie komen ondersteunende robotmanipulatoren (ARM's) naar voren als een levensvatbare oplossing om veteranen met beperkingen aan de bovenste ledematen te helpen bij het uitvoeren van dagelijkse taken zoals reiken, hanteren van objecten en manipuleren. ARM's zijn vaak uitgerust met vele vrijheidsgraden (DOF), maar gebruikers kunnen niet alle DOF's tegelijkertijd bedienen met een conventionele joystick en moeten vrij vaak van modus wisselen om zelfs eenvoudige manipulatietaken uit te voeren, vooral wanneer een ARM dichtbij komt naar het doelwit en moeten op de juiste manier worden uitgelijnd voor manipulatie. Bestaande ARM's lijden dus onder het gebrek aan efficiëntie en effectiviteit, vooral in een ongestructureerde omgeving. Het doel van dit project is om vision-guided shared (VGS) controle te combineren met twee soorten omgevingsaanpassingen om de effectiviteit en efficiëntie van ARM's voor gebruik in de echte wereld aan te pakken. De twee soorten omgevingsaanpassingen omvatten het gebruik van commerciële of aangepaste adaptieve hulpmiddelen (bijvoorbeeld een houder die een fles of pot kan bevatten zodat een ARM deze kan openen), en het toevoegen van vaste markeringen (vergelijkbaar met QR-codes) aan objecten of adaptieve hulpmiddelen om vision-based tracking robuust en betrouwbaar voor real-world toepassingen. Gebouwd op de omgevingsaanpassingen, stelt de VGS-besturing een gebruiker in staat om elke taak te starten door een ARM dicht bij een getagd object te bewegen, en de ARM om fijne manipulatie over te nemen bij het detecteren van het doelwit. Dit project is bedoeld om de nieuwe besturing te evalueren onder 16 gebruikers van elektrische rolstoelen die een op een rolstoel gemonteerde ARM zullen gebruiken om een ​​reeks dagelijkse manipulatietaken uit te voeren. Deelnemers zullen een set van 10 manipulatietaken uitvoeren met behulp van de standaard controlemethode en de nieuwe VGS-controlemethode. Onderzoekers zullen uitkomstmaten verzamelen in termen van efficiëntie (d.w.z. taakvoltooiingstijd en frequentie van moduswisseling), effectiviteit (d.w.z. succespercentage van taakvoltooiing) en bruikbaarheid (d.w.z. NASA Task Load Index en System Usability Scale). Onderzoekers verwachten de manipulatiefuncties van veteranen met beperkingen aan de bovenste ledematen te verbeteren door een meer praktische en bruikbare implementatie van op visie gebaseerde robotbesturing en technologieën voor mens-robotinteractie.