16. Реабилитационная робототехника

РЕАБИЛИТАЦИОННАЯ РОБОТОТЕХНИКА

• область исследований, посвященная пониманию и усилению реабилитации с применением роботизированных устройств.
• включает в себя разработку роботизированных устройств, предназначенных для оказания помощи различным сенсомоторным функциям
• разработка различных схем оказания терапевтической подготовки и оценка характеристик сенсомотора пациента
• здесь роботы используются главным образом как вспомогательные средства терапии вместо вспомогательных устройств.
• как правило, хорошо переносится пациентами, и является эффективным дополнением к терапии у людей, страдающих моторными нарушениями, особенно из-за инсульта

РЕАБИЛИТАЦИОННАЯ РОБОТОТЕХНИКА

• может относиться к биомедицинской инженерии и частью науки о взаимодействии человека и робота (HRI).
• в этой области врачи, терапевты и инженеры сотрудничают, чтобы помочь реабилитировать пациентов.
• важными целями в этой области являются: разработка внедряемых технологий, которые могут быть легко использованы пациентами, терапевтами и реабилитологами; повышение эффективности терапии; и облегчение деятельности повседневной жизни пациентов.

РЕАБИЛИТАЦИОННЫЕ РОБОТЫ

• обеспечивают послеоперационную или посттравматическую помощь, когда прямое физическое взаимодействие с робототехнической системой будет либо ускорять процессс восстановления (выздоровления), либо обеспечивать замену утраченной функциональности (например, когда речь идет о протезе ноги или руки).

ИСТОРИЯ

• Самые ранние реабилитационные роботы пришли из области протезирования и ортопедии (P&O). Case Western University Arm (1960-е годы) и Rancho Los Amigos Golden Arm (начало 1970-х годов) разрабатывали приспособления замещающие механические руки, называемых ортезами с питанием. Пользователь управлял рукой с помощью набора управляемых языковыми команд переключателей, соединенных друг с другом, и являющихся сложными средствами управления исполнительными механизмами.
• В середине 1970-х годов - Департамент по делам ветеранов начал финансировать группу в лаборатории прикладной физики под руководством Симон и Шмайссер с целью компьютеризации ортеза, установленного на рабочем месте, для выполнения задач повседневной жизни, таких как кормление человека и перелистывание страниц. Впервые у реабилитационного робота был интерфейс командного типа, а не просто совместный контроллер движения.

TIME

ИСТОРИЯ

• 1970 - разработана французская система Spartacus, ориентированная на видение Vertut, для использования людьми с травмами спинного мозга высокого уровня, а также детьми с церебральным параличем. Его система не выходила из поля P & O, но была разработана Французской комиссией по атомной энергии (CEA), которая использовала большие теле-манипуляторы для обработки ядерного топливного стержня. Один из них был адаптирован для того, чтобы люди с нарушениями движения могли управлять им, используя джойстик для задач выбора и размещения.
• 1978 - в Стэнфордском университете, Лейфер начал программу разработки профессионального робота-ассистента, результатом стали несколько клинически протестированных версий настольного робота DeVAR, Мобильная версия, MoVAR и, наконец, профессиональная версия ProVAR, разработанная Ван дер Лус и др., предоставляющая пользователю расширенную возможность программирования задач в простой в использовании среде браузера
• Cередина1980-х - Тим Джонс из Universal Machine Intelligence в Великобритании начал интенсивные работы с целью обеспечения реабилитационного робототехнического сообщества его первой рабочей системой, специально разработанной с нуля для решения задач обслуживания людей. Более 10 лет серия систем, начиная с модели RTX, использовалась в многочисленных исследовательских лабораториях и клиниках по всему миру.

ИСТОРИЯ

• Великобритания стала свидетелем первого коммерчески доступного робота для кормления Handy-I, недорогого и хорошо воспринятого устройства, сначала спроектированного Topping, а затем выпускаемого компанией Rehabilitation Robotics, Ltd. в 1990-х годах [64,30]. В первую очередь, робот, был рассчитан для людей с ЦП, чтобы добиться определенной самостоятельности в кормлении, среда задач позже также включала мытье лица и применение косметики - области повышенного спроса, определенных пользователями.
• В Европе самым значительным проектом мобильных манипуляторов был проект MANUS. С учетом большей части работы, проделанной под руководством Кви в iRV (Rehabilitation R & D Center) в Нидерландах, проект достиг кульминации с созданием робота, специально разработанного для установки на кресло-коляску, с пользовательским управлением через джойстик и обратной связью с помощью небольшого дисплея на самой руке. Этот проект привел к многочисленным последующим исследовательским проектам и, самое главное, к коммерциализации системы компанией Exact Dynamics, BV, в Нидерландах. Текущий продукт компании, называемый iARM, предоставляется по назначению врача Голландским правительством квалифицированным людям с инвалидностью, таким как пациентам с ЦП или тетраплегии из-за травм позвоночника.

РОБОТЫ ОПЕРАТИВНОЙ ТЕРАПИИ

MIT MANUS

MIME

ПРЕИМУЩЕСТВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

LOKOMAT

CSIC

Роботы бесконтактной терапии

• Роботизированные устройства, разрабатываемые также для реабилитационной терапии, физически не контактируют с пациентом, а вместо этого контролируют и тренируют пациента во время терапии
• Ключевой концепцией такого подхода является то, что люди подключены к воплощенным агентам для ответных действий способами, которые важны для мотивации в реабилитационной терапии.
• Главным преимуществом роботов бесконтактной терапии является то, что они являются искробезопасными, поскольку они не предназначены для физического взаимодействия с пациентом, хотя этот фактор может значительно ограничить сферу их клинического применения.
• С точки зрения дизайна важно понимать, что терапевтические роботы - это инструменты, обычно предназначенные для временного использования (т.е. на продолжительность терапии дома или в клинике), а также предназначены для максимизации как объективной клинической эффективности терапии, так и результата, и эффективности всего клинического процесса.

SAM

• Основной функцией SAM является автономная платформа телеприсутствия. Перемещаясь с помощью системы автономной навигации из комнаты в комнату, он проводит регистрацию. Удаленный персонал может использовать робота для видеоконференцсвязи с проживающим в его комнате, чтобы убедиться, что все в порядке. Робот перемещаясь из комнаты в комнату, позволяет удаленным сотрудникам постоянно общаться с проживающими на разных этажах или даже в разных учреждениях. Робот SAM (включая сервис, который поставляется с роботом) стоит примерно четверть того, во что обходится сертифицированный помощник.
• Как и любой робот, созданный для самостоятельного перемещения среди людей, SAM имеет множество функций, чтобы обеспечить безопасность. Робот весит около 41 кг, с настраиваемой подвеской поддерживающей низкий центр тяжести, что делает его очень устойчивым. Для взаимодействия с людьми у робота есть 19-дюймовый экран, веб-камера, микрофон и громкоговоритель.
• В будущем у робота SAM просматривается большой потенциал для расширения своей роли в системе помощи. Одним из вариантов является использование интерактивного ИИ, которое Luvozo рассматривает, чтобы дать SAM больше самостоятельности. Но они также изучают идею семейного портала, где SAM может быть использован в качестве более традиционной двусторонней платформы телеприсутствия, которая при необходимости позволяет жителям и членам семьи пообщаться. В краткосрочной перспективе, Luvozo ориентирована на удовлетворение потребностей своих сегодняшних клиентов из интернатов для престарелых.

PARO

• Паро — терапевтический робот в виде детёныша гренландского тюленя, предназначенный для оказания успокаивающего эффекта и вызывания положительной эмоциональной реакции у пациентов больниц и домов престарелых.
• Разрабатывался Таканори Сибата из японского научно-исследовательского института интеллектуальных систем «AIST», начиная с 1993 года. Впервые робот был показан публике в конце 2001 года, в 2003 году стал финалистом COMDEX[1], версия ручной работы вышла на рынок с 2004 года. Паро имитирует гренландских тюленей, которых Сибата наблюдал в Канаде и также записал их голоса, которые были заложены в Паро. Робот призван заменить кошек и собак, используемых в качестве домашних животных в больницах и домах престарелых.
• Робот имеет тактильные сенсоры и реагирует на ласку, виляя хвостом, открывает и закрывает глаза. Он также реагирует на звуки и может отзываться на имя. Способен показать такие эмоции, как удивление, радость и гнев. Производит звуки, похожие на реальные голоса детёныша тюленя, и, в отличие от последнего, активен в течение дня и «засыпает» ночью.

ИСТОЧНИКИ

• 1. Taylor R. H. A perspective on medical robotics // Proc. IEEE, Special issue “Medical Robotics”, Ed. By T. Kanade, B. Davis, and C.N.Riviere, Vol.94, No.9, 2006. – p.1652-1664.
• 2. Wang Y., Butner S.E., and Darzi The developing market for medical robotics // Proc. IEEE, Special issue “Medical Robotics”, Ed. By T. Kanade, B. Davis, and C.N.Riviere, Vol.94, No.9, 2006. – p.1763-1770.
• 3. Саврасов Г.В., Ющенко А.С. Основные направления развития медицинской робототехники // Мехатроника, № 4, 2000. – с. 34-39.
• 4. Саврасов Г. В. Медицинская робототехника: учеб. Пособие. Ч.1. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. - 35с.
• 5. Саврасов Г.В. Тенденции развития медицинской робототехники // Биомедицинская радиоэлектроника, 2007, № 10. - с.42-46.
• 6. Роботы, робототехника, микроконтроллеры // myrobot.ru: интернет портал. 2005-2010. URL: http://www.myrobot.ru/ .
• 7. Роботы, робототехника // roboting.ru: интернет портал. 2008-2010. URL http://roboting.ru/ .
• 8. Новиков К. Технологический надрыв // журнал «Деньги», 2005, №45(550), с. 38.
• 9. Tucker I. B. Survey of Economics. Sixth Edition. – Florence: Cengage Learning, 2008. p. 249.
• 10. Okie S. Robots Make the Rounds to Ease Hospitals’ Costs // The Washington Post, April 3, 2002, p. A3.
• 11. Словарь по естественным наукам. Глоссарий.ру // Служба тематических толковых словарей. 2000-2009. URL: http://www.glossary.ru/cgibin/gl_find.cgi?ph=%D0%EE%E1%EEF2&action.x=0&action.y=0#thetop.
• 12. Ефремова Т. Ф. Новый толково-словообразовательный словарь русского языка. – Дрофа, Русский язык, 2000. - 1233с.
• 13. Ожегов С.И., Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка. // РАН: Институт русского языка им. В.В. Виноградова. – 4-е изд., доп. – М.: ООО «ИТИ ТЕХНОЛОГИИ», 2003. – 944с.
• 14. Большая советская энциклопедия. Т.22 // 3-е изд. в 30 томах. – М.: БСЭ, 1969-1978. - 628 с.

РОБОТЫ РЕАБИЛИТАЦИИ

ЭЛЕКТРОННОЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

"РОБОТОТЕХНИКА ДЛЯ УЧАЩИХСЯ ВУЗОВ"