Utvärdering av Vision-Guided Shared Control för Assistive Robotics Manipulators (ARM Control)

Veteraner som använder eldrivna rörlighetsanordningar inklusive de med hög nivå av ryggmärgsskada (SCI), amyotrofisk lateral skleros (ALS) och multipel skleros (MS) upplever ofta allvarliga nederlag i övre extremiteterna. Hantering och vård av funktionsnedsättningar i övre extremiteter involverar ofta en rad olika hjälpmedel. Produkttillgänglighet och tekniska framsteg för manipulationshjälp hamnar dock långt efter dem för mobilitet. Många av dessa individer kan, trots sin oberoende rörlighet, inte nå ett glas vatten, laga en enkel måltid och plocka upp en tandborste. De behöver fortfarande hjälp från en personlig vårdgivare för väsentliga aktiviteter i det dagliga livet (ADL) som involverar nå och föremålshantering/manipulation. Med den snabba utvecklingen av robotteknik framstår assisterande robotmanipulatorer (ARMs) som en gångbar lösning för att hjälpa veteraner med funktionsnedsättningar i övre extremiteterna att slutföra dagliga uppgifter som involverar nå, föremålshantering och manipulation. ARM:er är ofta utrustade med många frihetsgrader (DOF), men användare kan inte kontrollera alla DOF:er samtidigt med en konventionell joystick, och behöver byta läge ganska ofta för att slutföra även enkla manipulationsuppgifter, särskilt när en ARM kommer nära till målet och måste justeras på lämpligt sätt för manipulation. Således lider befintliga ARMs av bristen på effektivitet och effektivitet, särskilt i en ostrukturerad miljö. Målet med detta projekt är att kombinera vision-guided shared (VGS) kontroll med två typer av miljöändringar för att ta itu med effektiviteten och effektiviteten hos ARMs för verklig användning. De två typerna av miljöändringar inkluderar användning av kommersiella eller anpassade adaptiva verktyg (t.ex. en hållare som kan hålla en flaska eller burk så att en ARM kan öppna den), och att lägga till referensmarkörer (liknande QR-koder) till objekt eller adaptiva verktyg för att göra vision-baserad spårning robust och pålitlig för verkliga tillämpningar. Byggd på miljöändringarna kommer VGS-kontrollen att tillåta en användare att initiera vilken uppgift som helst genom att flytta en ARM nära ett taggat objekt, och ARM att ta över finmanipulation när målet detekteras. Detta projekt är att utvärdera den nya kontrollen bland 16 eldrivna rullstolsanvändare som kommer att använda en rullstolsmonterad ARM för att slutföra en uppsättning vardagliga manipulationsuppgifter. Deltagarna kommer att slutföra en uppsättning av 10 manipulationsuppgifter med standardkontrollmetoden och den nya VGS-kontrollmetoden. Forskare kommer att samla in resultatmått i termer av effektivitet (d.v.s. uppgiftssluttid och lägesväxlingsfrekvens), effektivitet (d.v.s. framgångsfrekvens för uppgiftsslutförande) och användbarhet (d.v.s. NASA Task Load Index och System Usability Scale). Utredarna förväntar sig att förbättra manipulationsfunktionerna för veteraner med funktionsnedsättningar i övre extremiteterna genom en mer praktisk och användbar implementering av synbaserad robotstyrning och interaktionsteknologier mellan människa och robot.