Robótica Inteligente para Assistência a Idosos em Hong Kong (i-REACH)

Este estudo visa fornecer uma solução robótica inteligente para auxiliar a mobilidade e manipulação de idosos. Usando uma nova abordagem de desenvolvimento UC3, os investigadores estudarão sistematicamente os requisitos de usuários idosos para formular especificações técnicas para projetar sistemas robóticos vestíveis personalizados. Especificamente, desenvolveremos: (1) uma nova abordagem de desenvolvimento de UC3 para identificar os requisitos e restrições para a mobilidade e manipulação de idosos com base em estudos gerontecnológicos e fisiológicos; (2) um robô vestível acionado por sensor personalizado para assistência a idosos; (3) um sistema de teste interativo integrado para apoiar o desenvolvimento de assistência a idosos habilitada por robô inteligente e melhorar significativamente o desempenho e a segurança; e (4) um ambiente experimental para testar, avaliar e demonstrar os sistemas desenvolvidos, enfatizando a melhoria significativa da mobilidade e manipulabilidade de idosos.

A fim de melhorar a mobilidade humana e a manipulabilidade, é necessário que um dispositivo robótico vestível tenha certa rigidez para suportar o corpo humano ou sustentar uma carga externa. Inspirados na flexibilidade de múltiplos feixes musculares em tecidos musculares biológicos, os pesquisadores propõem o uso de múltiplos servomotores para formar juntas motrizes distribuídas do robô vestível de uma estrutura híbrida e regular a força motriz e a velocidade das juntas coordenando a saída de cada motor. em tempo real. A abordagem UC3 começa com um estudo psicossocial e leva à identificação das necessidades críticas de adultos mais velhos descritas por parâmetros de design baseados em cinesiologia. Isso fornecerá as diretrizes para o desenvolvimento de robôs inteligentes de assistência a idosos, integrando novos robôs híbridos macios/rígidos, um sistema de detecção inteligente e métodos de controle. Os robôs serão testados e avaliados em um ambiente centrado no usuário para permitir a próxima fase de melhoria. Nossos sistemas serão desenvolvidos com base em requisitos em três níveis: (1) o nível de fisiologia, envolvendo elementos ativos individuais; (2) o nível de ação da função; e (3) o nível de comportamento de execução de tarefas.

Para informar o design de nosso dispositivo robótico vestível, é essencial entender as necessidades e os requisitos de compensação dos usuários idosos em sua vida diária nos níveis de fisiologia, função e comportamento. Serão recrutados 60 idosos para exame. A avaliação das necessidades do usuário resultará em uma lista de categorias de "movimento, tarefas e comportamento" com os cenários de "problemas de mobilidade em casa e na comunidade" que os idosos consideram importantes e necessários para completar a vida diária de forma independente. Com base nos estudos psicossociais e testes físicos e fisiológicos feitos em testes de laboratório e plataforma de avaliação, os investigadores realizarão avaliações quantitativas de necessidades e compensações para formular requisitos técnicos para o projeto e desenvolvimento do sistema. Além disso, à medida que os dados medidos continuam a se acumular, os investigadores desenvolverão métodos de aprendizado de máquina para estimar com eficiência esquemas de compensação confiáveis ​​com base em um pequeno conjunto de dados medidos em um novo usuário. Isso acelerará muito a eficiência dos estudos de compensação quando o número de usuários aumentar.

Para avaliar nossos dispositivos vestíveis para melhoria, os investigadores avaliarão quantitativamente o aprimoramento da mobilidade e manipulação dos idosos alvo usando um experimento pré e pós-implementação. Um total de 180 idosos dos ambulatórios e/ou unidades de atendimento ao idoso serão recrutados para estudos de usuários em três fases, com 60 pessoas em cada fase. Sujeitos a serem recrutados na Fase 2 e Fase 3 precisam atender aos seguintes critérios de inclusão e exclusão: (1) 65 anos ou mais; (2) pontuação SARC-F (medida da sarcopenia) igual ou superior a 4; (3) pontuação SPPB inferior a 11; (4) comprometimento moderado da mobilidade, ou seja, AVD entre 6 e 12; (5) capaz de comunicação clara; e (6) ausência de comprometimento cognitivo. Os participantes usarão o sistema robótico e o ambiente integrado para realizar o autocuidado diário para descobrir problemas de funcionalidade, usabilidade e aceitação do protótipo do dispositivo robótico. O sistema, conectado a aplicativos móveis e à internet, servirá como plataforma para mensurar e registrar dados sobre como os participantes se engajam em atividades pré-especificadas. O experimento terá duração de seis meses, e o resultado será avaliado pré e pós-implementação para comparação e validação. Os principais critérios de teste incluem as especificações de design para funcionalidades e confiabilidade, experiências do usuário, segurança do sistema e privacidade. A capacidade percebida e a confiança dos participantes para realizar atividades diárias de autocuidado, qualidade de vida e aceitação do sistema também serão medidas. A primeira etapa de avaliação se concentrará na funcionalidade e confiabilidade do sistema individual, medindo a estabilidade da marcha usando o índice de inclinação do andador, fatigabilidade pelo vetor de reação do punho (VFC) e centro de gravidade. A segunda etapa se concentrará na avaliação do desempenho do sistema e usabilidade do IAE.

A participação dos idosos recrutados nos ambulatórios e/ou unidades de convivência do idoso nos testes, inquéritos e/ou entrevistas não afetará a qualidade do atendimento que estão recebendo. Nenhum uso de drogas e tratamento médico será envolvido no estudo. Intervenções, pesquisas e/ou entrevistas não impõem nenhum risco físico ou médico aos participantes. A única preocupação é que os participantes possam se sentir um pouco cansados ​​após os testes. Os participantes podem desistir voluntariamente do estudo a qualquer momento, sem dar qualquer motivo, seus cuidados médicos ou direitos originais não serão afetados.

Os investigadores conduzirão as seguintes análises para atender às necessidades do projeto: análise do usuário, análise fisiológica e desenvolvimento do sistema robótico. Com relação à análise do usuário, qui-quadrado ou testes t independentes serão usados ​​para examinar as diferenças nas características basais entre idosos com diferentes níveis de dificuldade de mobilidade e manipulação. Além disso, os investigadores conduzirão análises de regressão para comparar a diferença nos resultados entre adultos mais velhos com diferentes níveis de mobilidade e dificuldades de manipulação. A taxa de recrutamento, a taxa de abandono e os dados em falta também serão examinados e comunicados. No que diz respeito à análise fisiológica, os investigadores realizarão análise anatômica muscular, análise de movimento, análise da marcha, análise da pressão do pé e análise eletromiográfica. No que diz respeito ao desenvolvimento de sistemas robóticos, os investigadores irão realizar análises relacionadas com o desenvolvimento e desempenho de sensores.

O investigador principal será responsável pela guarda dos dados pessoais durante e após o estudo. Os dados que contenham identificadores pessoais serão conservados 5 anos após a publicação do primeiro artigo decorrente do projeto de investigação e os dados anonimizados serão conservados 10 anos após a publicação do primeiro artigo decorrente do projeto. Todas as informações obtidas serão usadas apenas para fins de pesquisa. Todos os dados serão armazenados em uma estação de trabalho criptografada e em armazenamento em nuvem on-line protegido por senha.