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辅助机器人操纵器视觉引导共享控制的评价 (ARM Control)

2024年5月17日 更新者:VA Office of Research and Development

辅助机器人操纵器视觉引导共享控制的开发

本研究的目的是评估电动轮椅使用者中安装在轮椅上的辅助机器人操纵器的新控制(即视觉引导共享控制)。 这项研究将包括一份关于一般人口统计数据、健康信息和以前使用辅助技术的经验的问卷。 还将进行几项测试,以测试上肢功能和能力,以及测试空间定向和可视化能力。 直到那时,参与者都会接受安装在桌子上的辅助机器人操纵器的培训阶段,以评估他们是否有资格参与该研究。 符合条件的参与者将进入第二个培训阶段,他们将被要求在使用视觉引导共享控制器的同时学习和练习稍微复杂的任务。 在这次培训之后,辅助机器人操纵器将安装到参与者的轮椅上,他们将被要求完成任务列表中的一些日常任务。 在研究结束时,研究人员将对每位参与者进行简短的半结构化访谈,并更深入地了解参与者如何看待视觉引导共享控制的易用性和实用性。

研究概览

详细说明

使用动力移动设备的退伍军人,包括患有高位脊髓损伤 (SCI)、肌萎缩侧索硬化 (ALS) 和多发性硬化 (MS) 的退伍军人,通常会出现严重的上肢损伤。 上肢损伤的管理和护理通常涉及一系列辅助解决方案。 然而,操纵辅助的产品可用性和技术进步远远落后于移动性。 这些人中的许多人,尽管他们可以独立活动,但无法伸手去拿一杯水、做一顿简单的饭菜和拿起牙刷。 他们仍然需要个人护理人员的帮助才能进行基本的日常生活活动 (ADL),包括伸手和拿取/操纵物体。 随着机器人技术的快速发展,辅助机器人操纵器 (ARM) 成为一种可行的解决方案,可帮助上肢有障碍的退伍军人完成涉及伸手、物体处理和操纵的日常任务。 ARM 通常配备许多自由度 (DOF),但用户无法使用传统的操纵杆同时控制所有 DOF,并且需要经常切换模式才能完成即使是简单的操作任务,尤其是当 ARM 靠近时到目标,需要适当对齐以进行操作。 因此,现有的 ARM 缺乏效率和有效性,尤其是在非结构化环境中。 该项目的目标是将视觉引导共享 (VGS) 控制与两种类型的环境修改相结合,以解决 ARM 在实际使用中的有效性和效率问题。 两种类型的环境修改包括使用商业或自定义自适应工具(例如,可以固定瓶子或罐子以便 ARM 可以打开它的支架),以及向对象或自适应工具添加基准标记(类似于 QR 码)以制作基于视觉的跟踪对于现实世界的应用来说是健壮和可靠的。 VGS 控件建立在环境修改的基础上,允许用户通过将 ARM 移动到靠近标记的对象来启动任何任务,并且 ARM 在检测到目标时接管精细操作。 该项目旨在评估 16 名电动轮椅使用者的新控制,他们将使用安装在轮椅上的 ARM 来完成一组日常操作任务。 参与者将使用默认控制方法和新的 VGS 控制方法完成一组 10 个操作任务。 研究人员将收集效率(即任务完成时间和模式切换频率)、有效性(即任务完成成功率)和可用性(即 NASA 任务负荷指数和系统可用性量表)方面的结果度量。 研究人员希望通过更实用和可用的基于视觉的机器人控制和人机交互技术的实施来改善上肢受损的退伍军人的操纵功能。

研究类型

介入性

注册 (估计的)

16

阶段

  • 不适用

联系人和位置

本节提供了进行研究的人员的详细联系信息,以及有关进行该研究的地点的信息。

学习联系方式

  • 姓名:Dan Ding, PhD
  • 电话号码:(412) 688-6000
  • 邮箱dad5@pitt.edu

研究联系人备份

  • 姓名:Rory A Cooper, PhD
  • 电话号码:(412) 365-4850
  • 邮箱rcooper@pitt.edu

学习地点

    • Pennsylvania
      • Pittsburgh、Pennsylvania、美国、15240
        • 招聘中
        • VA Pittsburgh Healthcare System University Drive Division, Pittsburgh, PA
        • 接触:
        • 首席研究员:
          • Dan Ding, PhD
        • 接触:
          • Dan Ding, PhD
          • 电话号码:412-688-6000
          • 邮箱dad5@pitt.edu

参与标准

研究人员寻找符合特定描述的人,称为资格标准。这些标准的一些例子是一个人的一般健康状况或先前的治疗。

资格标准

适合学习的年龄

18年 及以上 (成人、年长者)

接受健康志愿者

描述

纳入标准:

  • 18岁及以上
  • 使用电动轮椅作为主要行动方式
  • 自我报告在执行日常操作任务时遇到困难,例如伸手去拿一杯水、打开冰箱和拿起牙刷

排除标准:

  • 视力受损的人
  • 患有压力性溃疡的人无法长时间连续坐着

学习计划

本节提供研究计划的详细信息,包括研究的设计方式和研究的衡量标准。

研究是如何设计的?

设计细节

  • 主要用途:其他
  • 分配:随机化
  • 介入模型:交叉作业
  • 屏蔽:无(打开标签)

武器和干预

参与者组/臂
干预/治疗
实验性的:视觉引导控制
新的自定义控制方法
参与者将参观实验室一次,在那里他们将被要求使用安装在轮椅上的机器人操纵器使用新的自定义视觉引导控制和默认操纵杆或开关控制来完成一组操纵任务。 两种控制方法的顺序将被平衡。
实验性的:默认控制
默认控制方式(操纵杆或开关)
参与者将参观实验室一次,在那里他们将被要求使用安装在轮椅上的机器人操纵器使用新的自定义视觉引导控制和默认操纵杆或开关控制来完成一组操纵任务。 两种控制方法的顺序将被平衡。

研究衡量的是什么?

主要结果指标

结果测量
措施说明
大体时间
任务完成时间
大体时间:参与者在实验室访问期间使用每种控制方法完成每项任务后(每种控制方法持续约三个小时)
成功完成每项任务所需的时间。 平均时间将根据参与者选择的任务总数计算。
参与者在实验室访问期间使用每种控制方法完成每项任务后(每种控制方法持续约三个小时)
模式切换频率
大体时间:参与者在实验室访问期间使用每种控制方法完成每项任务后(每种控制方法持续约三个小时)
参与者必须根据记录的控制命令切换模式以完成任务的次数。 平均次数将根据参与者选择的任务总数计算。
参与者在实验室访问期间使用每种控制方法完成每项任务后(每种控制方法持续约三个小时)
成功率
大体时间:参与者在实验室访问期间使用每种控制方法完成所有任务后(每种控制方法持续约三个小时)
在最大分配时间内可以成功完成的任务数占参与者选择的任务总数的百分比。
参与者在实验室访问期间使用每种控制方法完成所有任务后(每种控制方法持续约三个小时)

次要结果测量

结果测量
措施说明
大体时间
NASA 任务负荷指数 (TLX)
大体时间:参与者在实验室访问期间使用每种控制方法完成所有任务后(每种控制方法持续约三个小时)
NASA TLX 是在参与者使用每种控制方法完成所有任务后评估参与者的主观工作量。 它包括六个维度:精神需求、身体需求、时间需求、表现、努力和挫折。 每个维度的分数范围从 0 到 100,分数越高表示工作量越大。 总体任务负荷指数将是所有六个维度的加权平均值,其中每个维度的权重是通过这些维度的两两比较获得的。
参与者在实验室访问期间使用每种控制方法完成所有任务后(每种控制方法持续约三个小时)
系统可用性量表 (SUS)
大体时间:参与者在实验室访问期间使用每种控制方法完成所有任务后(每种控制方法持续约三个小时)
SUS 将在每​​次干预后收集感知的易用性。 SUS 分数范围从 0 到 100,分数越高表示可用性和总体满意度越好。
参与者在实验室访问期间使用每种控制方法完成所有任务后(每种控制方法持续约三个小时)

合作者和调查者

在这里您可以找到参与这项研究的人员和组织。

调查人员

  • 首席研究员:Dan Ding, PhD、VA Pittsburgh Healthcare System University Drive Division, Pittsburgh, PA

研究记录日期

这些日期跟踪向 ClinicalTrials.gov 提交研究记录和摘要结果的进度。研究记录和报告的结果由国家医学图书馆 (NLM) 审查,以确保它们在发布到公共网站之前符合特定的质量控制标准。

研究主要日期

学习开始 (实际的)

2022年4月13日

初级完成 (估计的)

2024年6月21日

研究完成 (估计的)

2024年6月30日

研究注册日期

首次提交

2020年3月18日

首先提交符合 QC 标准的

2020年3月24日

首次发布 (实际的)

2020年3月26日

研究记录更新

最后更新发布 (实际的)

2024年5月20日

上次提交的符合 QC 标准的更新

2024年5月17日

最后验证

2024年5月1日

更多信息

与本研究相关的术语

计划个人参与者数据 (IPD)

计划共享个人参与者数据 (IPD)?

药物和器械信息、研究文件

研究美国 FDA 监管的药品

研究美国 FDA 监管的设备产品

是的

在美国制造并从美国出口的产品

此信息直接从 clinicaltrials.gov 网站检索,没有任何更改。如果您有任何更改、删除或更新研究详细信息的请求,请联系 register@clinicaltrials.gov. clinicaltrials.gov 上实施更改,我们的网站上也会自动更新.

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