재활 치료에 NAO Physio 적용 탐색: 재활을 지원하는 소셜 로봇 사례 연구

과학기술의 발달로 의료분야에서 로봇기술의 활용이 점차 늘어나고 있습니다. 많은 환자들에게 재활은 길고 힘든 과정입니다. 이 과정에서 환자는 신체 기능을 회복하기 위해 수많은 반복적인 운동을 수행해야 합니다. 그러나 전통적인 재활 방법은 관심이 부족한 경우가 많아 환자가 치료에 대해 긍정적인 태도를 유지하기가 어렵습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구진은 환자의 참여도와 치료 효과를 높이기 위해 소셜 로봇을 재활 치료 과정에 도입하는 시도를 시작했습니다

실제로 과거 연구에서는 소셜 로봇이 재활 치료에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, 로봇은 환자와의 상호 작용을 효과적으로 개선하고, 치료에 대한 환자 참여를 높이며, 치료의 연속성을 촉진할 수 있습니다. 소셜 로봇 NAO는 심장 재활 훈련, 실어증 재활 훈련 및 기타 훈련에 사용되어 재활 치료에 참여하는 로봇의 타당성을 입증했습니다.

국제 정보 기술 및 시스템 컨퍼런스에서 발표된 최근 연구에서는 Choreographe를 사용하여 NAO 로봇에 해당하는 프로그램을 개발하고 사지 재활 훈련에 도입하고 물리 치료사와 협력하여 NAO 로봇의 재활 효과를 평가했습니다.

연구 설계

연구의 주요 목적은 인간의 상지 움직임 회복에 도움이 될 수 있는 일련의 운동 방법을 제공하는 것입니다. 그러므로 적절한 재활 운동을 선택하는 것이 중요합니다. 나오 로봇이 수행하는 모든 동작 중 상지의 움직임은 인간의 움직임에 가장 가깝고, 특히 어깨와 팔꿈치의 움직임

따라서 인간의 상지 움직임에 가장 가깝도록 연구에서는 어깨 관절과 팔꿈치 관절과 관련된 재활 훈련을 선택했습니다. 그리고 Choregraphe를 사용하여 NAO 로봇이 일부 선택된 운동 동작을 수행하도록 프로그래밍함으로써 연구에서는 총 14개의 운동을 설계했습니다.

아래 그림에서 나오(NAO) 로봇의 프로그래밍된 이동 범위와 인간의 움직임을 비교한 모습을 볼 수 있습니다

실험 과정

훈련 과정에서 NAO 로봇은 먼저 똑바로 서서 사용자에게 손을 흔들며 "안녕하세요. 저는 물리 치료 세션 파트너인 NAO입니다. 시작해 보겠습니다.

"라고 말합니다.

다음으로 로봇은 초기 위치로 돌아가고 팔은 몸을 따라 확장됩니다. 그런 다음 사용 가능한 14가지 운동 중 하나를 수행하도록 선택합니다. 이를 위해 본 연구에서는 Switch Cases가 포함된 프로그램 블록을 사용했습니다. 각 운동에는 물리 치료사가 재활 중에 사용할 수 있는 특정 코드가 있습니다

14가지 운동이 있으며, 각 운동에는 로봇 팔다리를 동작의 시작 위치에 놓고 최종 위치로 이동하는 것이 필요합니다. 나오(NAO) 로봇은 휴식 자세에서 출발해 사용자에게 어떤 운동을 해야 할지 알려주고, 동작을 4회 반복한다. 반복을 마친 후 로봇은 휴식 위치로 돌아가고 계속해서 다른 운동을 선택할 수 있습니다

NAO는 연습이 끝난 후 댄스를 선보이고 정중하게 작별 인사를 합니다. 환자와의 이러한 정서적 상호 작용은 환자가 치료에 더욱 적극적으로 참여하고 치료를 위해 다시 방문하도록 유도하는 데 도움이 될 수 있습니다

연구결과

재활훈련 결과를 위해 연구자들은 제안된 NAO가

효율성, 유용성 및 유효성 요구 사항을 충족하는지 평가하는 데 중점을 두고 NAO 로봇의 사용을 분석하기 위해 34명의 물리치료사를 대상으로 설문조사를 실시했습니다.

각 행동마다 로봇의 실행이 정확하다고 생각하시나요? 특이하거나 특이한 움직임이 있나요? 로봇의 이동 속도가 적절하다고 생각하시나요? 각 동작마다 로봇이 충분한 힘과 안정성을 제공할 수 있다고 생각하시나요? 프로그래밍 실습을 진행하면서 문제나 어려움을 겪었나요? 이러한 운동이 환자의 어깨 기능 향상에 도움이 될 것이라고 생각하십니까? 왜? 로봇 프로그래밍의 어떤 측면을 즐기시나요? 개선할 수 있다고 생각하는 부분이 있나요? 추가 의견이나 제안 사항을 제공해 주세요. 연구팀은 평가 및 분석을 거쳐 나오(NAO) 로봇 프로그래밍의 실행에 대한 결론을 도출했으며 그 결과를 바탕으로 개선할 예정입니다

• 효율성 – NAO 로봇이 올바르게 물리 치료 운동을 완료 할 수 있습니까?
• 사용 편의성 – 나오 로봇이 사용하기 쉽다고 생각하시나요?
• 효과——(1) 나오 로봇은 환자가 치료에 전념할 수 있도록할 수 있을까? (2) 나오 로봇이 물리치료사가 환자의 치료 동기를 향상시키는 데 도움을 줄 수 있나요?

설문조사 결과에 따르면 사람들은 일반적으로 나오 로봇이 수행하는 14가지 운동이 적절하고 만족스럽다고 믿고 있습니다. 물리치료사는 NAO 로봇을 보조 도구로 높은 수용도를 보이고 있습니다. 이 결과는 재활 과정에서 NAO 로봇의 유용성과 효율성을 보여줍니다.

연구 결과에 따르면 나오(NAO) 로봇은 재활 치료에 큰 잠재력을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 재활 치료에 나오(NAO) 로봇을 활용하면 환자는 더욱 흥미롭고 상호작용적인 환경에서 실습을 할 수 있어 치료 효과가 향상된다. 또한 NAO 로봇은 인간화된 디자인, 유연성 및 상호작용성을 갖추고 있어 재활 치료 분야에서 이상적인 선택입니다. 지속적인 기술 발전으로 인해 앞으로 소셜 로봇이 재활 치료에서 점점 더 중요한 역할을 할 것이라고 믿을 수 있는 이유가 있습니다

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

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