Untersuchung der Anwendung von NAO Physio in der Rehabilitationsbehandlung: eine Fallstudie über soziale Roboter, die die Rehabilitation unterstützen

Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie wird die Robotertechnologie zunehmend im medizinischen Bereich eingesetzt. Für viele Patienten ist die Rehabilitation ein langer und beschwerlicher Prozess. Während dieses Prozesses müssen die Patienten eine große Anzahl sich wiederholender Übungen durchführen, um die Körperfunktionen wiederherzustellen. Allerdings mangelt es traditionellen Rehabilitationsmethoden oft an Interesse, was es den Patienten erschwert, eine positive Einstellung zur Behandlung aufrechtzuerhalten. Um dieses Problem zu lösen, begannen Forscher, soziale Roboter in den Rehabilitationsbehandlungsprozess einzuführen, um die Patientenbeteiligung und die Behandlungseffekte zu verbessern

Tatsächlich haben frühere Untersuchungen gezeigt, dass soziale Roboter positive Auswirkungen auf die Rehabilitationsbehandlung haben. Beispielsweise können Roboter die Interaktion mit Patienten effektiv verbessern, die Patientenbeteiligung an der Behandlung erhöhen und die Kontinuität der Behandlung fördern. Der soziale Roboter NAO wurde in kardiologischen Rehabilitationstrainings, Aphasie-Rehabilitationstrainings und anderen Schulungen eingesetzt und bewies die Machbarkeit der Teilnahme von Robotern an Rehabilitationsbehandlungen.

Eine kürzlich auf der International Conference on Information Technology & Systems veröffentlichte Studie nutzte Choreographe, um entsprechende Programme für den NAO-Roboter zu entwickeln, führte es in das Rehabilitationstraining für Gliedmaßen ein und arbeitete mit Physiotherapeuten zusammen, um den Rehabilitationseffekt des NAO-Roboters zu bewerten.

Forschungsdesign

Der Hauptzweck der Forschung besteht darin, eine Reihe von Übungsmethoden bereitzustellen, die die Wiederherstellung der Bewegung der oberen Gliedmaßen des Menschen unterstützen können. Daher ist die Auswahl der richtigen Rehabilitationsübungen von entscheidender Bedeutung. Unter allen vom NAO-Roboter ausgeführten Aktionen kommt die Bewegung der oberen Gliedmaßen der menschlichen Bewegung am nächsten, insbesondere der Bewegung der Schultern und Ellbogen

Um den menschlichen Bewegungen der oberen Gliedmaßen am nächsten zu kommen, wählte die Studie daher Rehabilitationstrainings im Zusammenhang mit Schultergelenken und Ellenbogengelenken aus. Und mithilfe von Choregraphe, um den NAO-Roboter so zu programmieren, dass er einige ausgewählte Übungsaktionen ausführt, entwarf die Studie insgesamt vierzehn Übungen.

Im Bild unten sehen wir den Vergleich zwischen dem programmierten Bewegungsbereich des NAO-Roboters und der menschlichen Bewegung

Experimenteller Prozess

Während des Trainingsprozesses bewegt sich der NAO-Roboter zunächst in eine aufrechte Position, winkt dem Benutzer zu und sagt: „Hallo, ich bin NAO, Ihr Physiotherapie-Sitzungspartner, fangen wir an?“

Als nächstes kehrt der Roboter in die Ausgangsposition zurück und die Arme werden entlang des Körpers ausgestreckt. Anschließend wählt es eine von 14 verfügbaren Übungen aus. Zu diesem Zweck nutzte die Studie einen Programmblock mit Switch Cases. Für jede Übung gibt es einen spezifischen Code, den Physiotherapeuten während der Rehabilitation verwenden können

Es gibt 14 Übungen, bei denen es jeweils darum geht, die Gliedmaßen des Roboters in der Ausgangsposition der Bewegung zu positionieren und in die Endposition zu bewegen. Der NAO-Roboter startet aus einer Ruheposition, sagt dem Benutzer, welche Übung er durchführen soll, und wiederholt die Bewegung dann viermal. Nach Abschluss der Wiederholung kehrt der Roboter in seine Ruheposition zurück und kann sich weiterhin für eine weitere Übung entscheiden

NAO wird einen Tanz aufführen und sich nach dem Training höflich verabschieden. Diese emotionale Interaktion mit Patienten kann dazu beitragen, dass Patienten aktiver in die Behandlung einbezogen werden und sie dazu bewegen, zur Behandlung wiederzukommen

Forschungsergebnisse

Um die Ergebnisse des Rehabilitationstrainings zu ermitteln, führten die Forscher eine Umfrage unter 34 Physiotherapeuten durch, um den Einsatz von NAO-Robotern zu analysieren. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Bewertung, ob der vorgeschlagene NAO die Anforderungen an „Effizienz, Benutzerfreundlichkeit und Wirksamkeit“ erfüllt.

Glauben Sie, dass die Ausführung des Roboters bei jeder Aktion korrekt ist? Gibt es ungewöhnliche oder ungewöhnliche Bewegungen? Halten Sie die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters für angemessen? Glauben Sie, dass der Roboter bei jeder Bewegung genügend Kraft und Stabilität bieten kann? Sind Sie während der Programmierübung auf Probleme oder Schwierigkeiten gestoßen? Glauben Sie, dass diese Übungen zur Verbesserung der Schulterfunktion Ihres Patienten beitragen werden? Warum? Welche Aspekte der Roboterprogrammierung gefallen Ihnen? Gibt es Bereiche, die Ihrer Meinung nach verbessert werden können? Bitte geben Sie zusätzliches Feedback oder Vorschläge. Nach der Auswertung und Analyse hat das Forschungsteam Schlussfolgerungen über die Ausübung der NAO-Roboterprogrammierung gezogen und wird auf der Grundlage der Ergebnisse Verbesserungen vornehmen

• Effizienz – Ist der NAO-Roboter in der Lage, Physiotherapieübungen korrekt durchzuführen?
• Benutzerfreundlichkeit – Glauben Sie, dass der NAO-Roboter einfach zu bedienen ist?
• Wirkung——(1) Kann der NAO-Roboter Patienten ermöglichen, sich der Behandlung zu widmen? (2) Können NAO-Roboter Physiotherapeuten dabei helfen, die Motivation der Patienten für die Behandlung zu verbessern?

Den Umfrageergebnissen zufolge glauben die Menschen im Allgemeinen, dass die 14 vom NAO-Roboter durchgeführten Übungen angemessen und zufriedenstellend sind. Physiotherapeuten haben eine hohe Akzeptanz von NAO-Robotern als Hilfsmittel bei der Behandlung von Patienten. Dieses Ergebnis zeigt die Anwendbarkeit und Wirksamkeit von NAO-Robotern im Rehabilitationsprozess

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass der NAO-Roboter großes Potenzial in der Rehabilitationsbehandlung hat. Durch den Einsatz von NAO-Robotern für Rehabilitationsbehandlungen können Patienten in einer interessanteren und interaktiveren Umgebung üben und so den Behandlungseffekt verbessern. Darüber hinaus zeichnet sich der NAO-Roboter durch humanisiertes Design, Flexibilität und Interaktivität aus, was ihn zur idealen Wahl im Bereich der Rehabilitationsbehandlung macht. Angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie haben wir Grund zu der Annahme, dass soziale Roboter in Zukunft eine immer wichtigere Rolle in der Rehabilitationsbehandlung spielen werden

Referenzen: Literaturlink: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-33261-6_43#Sec7

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