Intelligente robotica voor hulp aan ouderen in Hong Kong (i-REACH)

Deze studie heeft tot doel een intelligente robotoplossing te bieden om de mobiliteit en manipuleerbaarheid van ouderen te ondersteunen. Met behulp van een nieuwe UC3-ontwikkelingsbenadering zullen de onderzoekers systematisch de vereisten van oudere gebruikers bestuderen om technische specificaties te formuleren voor het ontwerpen van gepersonaliseerde draagbare robotsystemen. Concreet zullen we het volgende ontwikkelen: (1) een nieuwe UC3-ontwikkelingsbenadering om de vereisten en beperkingen voor de mobiliteit en manipulatie van ouderen te identificeren op basis van gerontechnologische en fysiologische studies; (2) een gepersonaliseerde sensorgestuurde draagbare robot voor ouderenhulp; (3) een geïntegreerd interactief testsysteem ter ondersteuning van de ontwikkeling van intelligente, door robots ondersteunde ouderenzorg, en om de prestaties en veiligheid aanzienlijk te verbeteren; en (4) een experimentele omgeving om de ontwikkelde systemen te testen, te evalueren en te demonstreren, waarbij de nadruk wordt gelegd op een significante verbetering van de mobiliteit en manipuleerbaarheid van oudere volwassenen.

Om de menselijke mobiliteit en manipuleerbaarheid te verbeteren, moet een draagbaar robotapparaat een zekere stijfheid hebben om het menselijk lichaam te ondersteunen of een externe belasting te ondersteunen. Geïnspireerd door de flexibiliteit van meerdere spierbundels in biologische spierweefsels, stellen de onderzoekers voor om meerdere servomotoren te gebruiken om gedistribueerde aandrijfgewrichten van de draagbare robot van een hybride structuur te vormen en om de aandrijfkracht en snelheid van gewrichten te reguleren door de output van elke motor te coördineren. live. De UC3-benadering begint met een psychosociale studie en leidt tot de identificatie van de kritieke behoeften van oudere volwassenen, beschreven door op kinesiologie gebaseerde ontwerpparameters. Dit zal de richtlijnen bieden voor de ontwikkeling van intelligente assistentierobots voor ouderen door nieuwe hybride zachte/stijve zachte draagbare robots, een intelligent detectiesysteem en besturingsmethoden te integreren. De robots worden vervolgens getest en geëvalueerd in een gebruikersgerichte omgeving om de volgende fase van verbetering mogelijk te maken. Onze systemen zullen worden ontwikkeld op basis van vereisten op drie niveaus: (1) het fysiologische niveau, met individuele actieve elementen; (2) het functieniveau van actie; en (3) het gedragsniveau van het uitvoeren van taken.

Om het ontwerp van ons draagbare robotapparaat te informeren, is het essentieel om de behoeften en compensatievereisten van oudere gebruikers in hun dagelijks leven te begrijpen op fysiologisch, functie- en gedragsniveau. Er zullen 60 oudere proefpersonen worden aangeworven voor onderzoek. De beoordeling van de gebruikersbehoeften zal resulteren in een lijst met categorieën van "beweging, taken en gedrag" met de scenario's van "mobiliteitsproblemen thuis en in de gemeenschap" die ouderen belangrijk en noodzakelijk vinden om het dagelijkse leven zelfstandig te voltooien. Op basis van de psychosociale studies en fysieke en fysiologische tests die zijn uitgevoerd in het laboratoriumtest- en evaluatieplatform, zullen de onderzoekers kwantitatief behoeften- en compensatiebeoordelingen uitvoeren om technische vereisten voor systeemontwerp en -ontwikkeling te formuleren. Bovendien zullen de onderzoekers, terwijl de gemeten gegevens zich blijven ophopen, methoden voor machinaal leren ontwikkelen om betrouwbare compensatieregelingen efficiënt te schatten op basis van een kleine set gemeten gegevens over een nieuwe gebruiker. Dit zal de efficiëntie van compensatiestudies aanzienlijk versnellen wanneer het aantal gebruikers toeneemt.

Om onze draagbare apparaten te evalueren op verbetering, zullen de onderzoekers de verbetering van de mobiliteit en manipuleerbaarheid van de beoogde ouderen kwantitatief beoordelen met behulp van een pre- en post-implementatie-experiment. Voor gebruikersonderzoeken worden in totaal 180 ouderen uit de poliklinieken en/of de ouderenzorg geworven in drie fasen, met in elke fase 60 personen. Proefpersonen die in fase 2 en fase 3 worden geworven, moeten aan de volgende in- en uitsluitingscriteria voldoen: (1) 65 jaar of ouder; (2) SARC-F-score (meting van sarcopenie) gelijk aan of hoger dan 4; (3) SPPB-score lager dan 11; (4) matige mobiliteitsbeperking, d.w.z. ADL tussen 6 en 12; (5) in staat tot duidelijke communicatie; en (6) geen cognitieve stoornissen. De deelnemers zullen het robotsysteem en de geïntegreerde omgeving gebruiken om dagelijkse zelfzorg uit te voeren om problemen in functionaliteit, bruikbaarheid en acceptatie van het prototype van het robotapparaat te ontdekken. Het systeem, verbonden met mobiele apps en internet, zal dienen als een platform om gegevens te meten en vast te leggen over hoe de deelnemers deelnemen aan vooraf gespecificeerde activiteiten. Het experiment zal zes maanden duren en het resultaat zal vóór en na de implementatie worden beoordeeld ter vergelijking en validatie. De belangrijkste testcriteria zijn de ontwerpspecificaties voor functionaliteiten en betrouwbaarheid, gebruikerservaringen, systeembeveiliging en privacy. Het waargenomen vermogen en vertrouwen van de deelnemers om dagelijkse zelfzorgactiviteiten uit te voeren, de kwaliteit van leven en de acceptatie van het systeem zullen ook worden gemeten. De eerste evaluatiefase zal zich richten op de functionaliteit en betrouwbaarheid van het individuele systeem, waarbij de loopstabiliteit wordt gemeten met behulp van de kantelindex van de rollator, de vermoeibaarheid door middel van de handgreepreactievector (HRV) en het zwaartepunt. De tweede fase zal zich richten op het evalueren van de systeemprestaties en bruikbaarheid van de IAE.

De deelname van de oudere volwassenen die zijn gerekruteerd uit de poliklinieken en/of maatschappelijke dienstverleningseenheden voor ouderen aan de tests, enquêtes en/of interviews heeft geen invloed op de kwaliteit van de zorg die zij ontvangen. Er zullen geen drugsgebruik en medische behandeling bij het onderzoek betrokken zijn. Interventie, enquêtes en/of interviews vormen geen fysiek of medisch risico voor de deelnemers. De enige zorg is dat deelnemers zich na de tests een beetje moe kunnen voelen. Deelnemers kunnen zich op elk moment vrijwillig terugtrekken uit het onderzoek, zonder opgaaf van redenen, hun medische zorg of oorspronkelijke rechten worden niet aangetast.

De onderzoekers zullen de volgende analyse uitvoeren om aan de projectbehoeften te voldoen: gebruikersanalyse, fysiologische analyse en ontwikkeling van robotsystemen. Wat de gebruikersanalyse betreft, zullen chikwadraat- of onafhankelijke t-toetsen worden gebruikt om de verschillen in basiskenmerken tussen ouderen met verschillende niveaus van mobiliteit en manipuleerbaarheidsproblemen te onderzoeken. Verder zullen de onderzoekers regressieanalyse uitvoeren om het verschil in uitkomsten tussen oudere volwassenen met verschillende niveaus van mobiliteit en manipuleerbaarheidsproblemen te vergelijken. Ook het wervingspercentage, het uitvalpercentage en ontbrekende gegevens worden onderzocht en gerapporteerd. Wat de fysiologische analyse betreft, zullen de onderzoekers spieranatomische analyse, bewegingsanalyse, ganganalyse, voetdrukanalyse en elektromyografische analyse uitvoeren. Wat de ontwikkeling van robotsystemen betreft, zullen de onderzoekers analyses uitvoeren met betrekking tot de ontwikkeling en prestaties van sensoren.

De hoofdonderzoeker is verantwoordelijk voor het bewaren van de persoonsgegevens tijdens en na het onderzoek. De gegevens met persoonlijke identificatiegegevens worden 5 jaar bewaard na de publicatie van het eerste artikel dat voortvloeit uit het onderzoeksproject en de geanonimiseerde gegevens worden 10 jaar bewaard na de publicatie van het eerste artikel dat voortkomt uit het project. Alle verkregen informatie zal alleen voor onderzoeksdoeleinden worden gebruikt. Alle gegevens worden opgeslagen op een versleuteld werkstation en op met een wachtwoord beveiligde online cloudopslag.