Intelligent robotikk for eldrehjelp i Hong Kong (i-REACH)

Denne studien har som mål å tilby en intelligent robotløsning for å hjelpe eldre voksnes mobilitet og manipulerbarhet. Ved å bruke en ny UC3-utviklingstilnærming, vil etterforskerne systematisk studere kravene til eldre brukere for å formulere tekniske spesifikasjoner for utforming av personlige bærbare robotsystemer. Spesifikt vil vi utvikle: (1) en ny UC3-utviklingstilnærming for å identifisere kravene og begrensningene for eldres mobilitet og manipulerbarhet basert på geronteknologiske og fysiologiske studier; (2) en personlig sensordrevet bærbar robot for eldrehjelp; (3) et integrert interaktivt testsystem for å støtte utviklingen av intelligent robotaktivert eldrehjelp, og for å betydelig forbedre ytelse og sikkerhet; og (4) et eksperimentelt miljø for å teste, evaluere og demonstrere de utviklede systemene, med vekt på betydelig forbedring av mobiliteten og manipulerbarheten til eldre voksne.

For å forbedre menneskelig mobilitet og manipulerbarhet, kreves det at en bærbar robotenhet har en viss stivhet for å støtte menneskekroppen eller tåle en ekstern belastning. Inspirert av fleksibiliteten til flere muskelbunter i biologisk muskelvev, foreslår etterforskerne å bruke flere servomotorer for å danne distribuerte drivledd til den bærbare roboten i en hybridstruktur og for å regulere drivkraften og hastigheten til leddene ved å koordinere utgangen til hver motor. i virkeligheten. UC3-tilnærmingen starter med en psykososial studie og fører til identifisering av de kritiske behovene til eldre voksne beskrevet av kinesiologibaserte designparametere. Dette vil gi retningslinjene for utvikling av intelligente hjelperoboter for eldre ved å integrere nye hybride myke/stive, myke, bærbare roboter, et intelligent sensorsystem og kontrollmetoder. Robotene vil deretter bli testet og evaluert i et brukersentrisk miljø for å muliggjøre neste fase av forbedring. Våre systemer vil bli utviklet basert på krav på tre nivåer: (1) fysiologinivået, som involverer individuelle aktive elementer; (2) funksjonsnivået for handling; og (3) atferdsnivået for å utføre oppgaver.

For å informere utformingen av vår bærbare robotenhet, er det viktig å forstå behovene og kompensasjonskravene til eldre brukere i deres daglige liv på fysiologi, funksjon og atferdsnivå. 60 eldre emner skal rekrutteres til eksamen. Brukerbehovsvurderingen vil resultere i en liste over kategorier av "bevegelse, oppgaver og atferd" med scenariene for "mobilitetsproblemer i hjemmet og samfunnet" som eldre mener er viktige og nødvendige for å gjennomføre en selvstendig hverdag. Basert på de psykososiale studiene og fysiske og fysiologiske tester utført i laboratorietesting og evalueringsplattform, vil etterforskerne gjennomføre behovs- og kompensasjonsvurderinger kvantitativt for å formulere tekniske krav til systemdesign og utvikling. Videre, ettersom de målte dataene fortsetter å samle seg, vil etterforskerne utvikle maskinlæringsmetoder for å effektivt estimere pålitelige kompensasjonsordninger basert på et lite sett med målte data om en ny bruker. Dette vil i stor grad akselerere effektiviteten av kompensasjonsstudier når antall brukere øker.

For å evaluere våre bærbare enheter for forbedring, vil etterforskerne kvantitativt vurdere forbedringen av mobiliteten og manipulerbarheten til de målrettede eldre ved å bruke et eksperiment før og etter implementering. Totalt 180 eldre fra poliklinikkene og/eller eldreomsorgsenhetene skal rekrutteres til brukerstudier i tre faser, med 60 personer i hver fase. Emner som skal rekrutteres i fase 2 og fase 3 må oppfylle følgende inkluderings- og eksklusjonskriterier: (1) 65 år eller eldre; (2) SARC-F-score (måling av sarkopeni) lik eller over 4; (3) SPPB-score mindre enn 11; (4) moderat bevegelseshemning, dvs. ADL mellom 6 og 12; (5) i stand til klar kommunikasjon; og (6) ingen kognitiv svikt. Deltakerne vil bruke robotsystemet og det integrerte miljøet til å utføre daglig egenomsorg for å avdekke problemer i funksjonalitet, brukervennlighet og aksept av robotenhetens prototype. Systemet, koblet til mobilapper og Internett, vil fungere som en plattform for å måle og registrere data om hvordan deltakerne engasjerer seg i forhåndsspesifiserte aktiviteter. Eksperimentet vil vare i seks måneder, og resultatet vil bli vurdert før og etter implementering for sammenligning og validering. De viktigste testkriteriene inkluderer designspesifikasjonene for funksjonalitet og pålitelighet, brukeropplevelser, systemsikkerhet og personvern. Deltakernes opplevde evne og selvtillit til å utføre daglige egenomsorgsaktiviteter, livskvalitet og aksept for systemet vil også bli målt. Den første fasen av evalueringen vil fokusere på funksjonaliteten og påliteligheten til det individuelle systemet, måling av gangstabiliteten ved hjelp av walker tipping index, fatigability by handle Reaction Vector (HRV) og tyngdepunkt. Den andre fasen vil fokusere på å evaluere systemytelsen og brukervennligheten til IAE.

Deltakelsen av de eldre voksne rekruttert fra poliklinikkene og/eller samfunnstjenesteenhetene for eldre i testene, undersøkelsene og/eller intervjuene vil ikke påvirke kvaliteten på omsorgen de mottar. Ingen medikamentbruk og medisinsk behandling vil være involvert i studien. Intervensjon, undersøkelser og/eller intervjuer medfører ingen fysisk eller medisinsk risiko for deltakerne. Den eneste bekymringen er at deltakerne kan føle seg litt slitne etter testene. Deltakere kan frivillig trekke seg fra studien når som helst, uten å oppgi noen grunn, deres medisinske behandling eller opprinnelige rettigheter vil ikke bli påvirket.

Etterforskerne vil gjennomføre følgende analyse for å passe prosjektets behov: brukeranalyse, fysiologisk analyse og utvikling av robotsystemer. Når det gjelder brukeranalyse, vil kjikvadrat eller uavhengige t-tester bli brukt for å undersøke forskjellene i baseline-karakteristikkene mellom eldre voksne med ulike nivåer av mobilitet og manipulerbarhetsvansker. Videre vil etterforskerne gjennomføre regresjonsanalyse for å sammenligne forskjellen i utfall mellom eldre voksne med ulike nivåer av mobilitet og manipulerbarhetsvansker. Rekrutteringsgrad, frafall og manglende data vil også bli undersøkt og rapportert. Når det gjelder fysiologisk analyse, vil etterforskerne utføre muskelanatomisk analyse, bevegelsesanalyse, ganganalyse, fottrykkanalyse og elektromyografianalyse. Når det gjelder utvikling av robotsystemer, vil etterforskerne gjennomføre analyser relatert til sensorutvikling og ytelse.

Hovedetterforskeren vil være ansvarlig for oppbevaring av personopplysningene under og etter studien. Dataene som inneholder personidentifikatorer vil bli oppbevart 5 år etter publisering av den første oppgaven som stammer fra forskningsprosjektet, og de anonymiserte opplysningene vil bli oppbevart 10 år etter publisering av den første oppgaven som stammer fra prosjektet. All informasjon innhentet vil kun brukes til forskningsformål. Alle dataene vil bli lagret i en kryptert arbeidsstasjon og på passordbeskyttet nettskylagring.