Projekti / Programi
Inteligentni robot za trening hoje
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.06.07 |
Tehnika |
Sistemi in kibernetika |
Biomedicinska tehnika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| B115 |
Biomedicinske vede |
Biomehanika, kibernetika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.06 |
Tehniške in tehnološke vede |
Zdravstveni inženiring |
navrološka rehabilitacija, trening hoje, inteligentno vodenje, kognitivna robotika
Raziskovalci (9)
Organizacije (2)
Povzetek
Rehabilitacijska robotika, ki se trenutno uporablja v klinični rehabilitaciji, ne obravnava kognitivnih aspektov hoje, ki obsegajo načrtovanje in koordinacijo gibanja ob začetku hoje in ustavljanju, spreminjanju hitrosti hoje, zavijanju med hojo v različnih smereh ali obračanju na mestu in ki so ključnega pomena za resnično neodvisno in funkcionalno hojo ne le pri nevrološko prizadeti populaciji ampak tudi pri starostnikih. Trenutno lahko te aspekte vadimo le pri hoji po ravnem, pri čemer mora biti prisoten vsaj en izkušen fizioterapevt, ki pomaga hodeči osebi ohranjati dinamično ravnotežje in izvajati ustrezno koordinacijo gibanja.
Predlog projekta je usmerjen v razvoj inteligentnega vodenja obstoječe avtonomne naprave za trening hoje po ravni podlagi, ki omogoča urjenje dinamičnega ravnotežja in različnih gibalnih manevrov kot so spreminjanje hitrosti, zavijanje med hojo in obračanje na mestu. Natančneje, naši cilji se bodo nanašali na razvoj in implementacijo sestavnih modulov kognitivnega okvira vodenja. Modul za identifikacijo hoje človeka bo implementiral robusten algoritem za ocenjevanje, procesiranje in percepcijo kinematičnih podatkov, pridobljenih s podpornega mehanizma za medenico, z na kamerah temelječega senzornega sistema in s pospeškometrov in žiroskopov, ki jih bomo namestili na različne dele telesa hodeče osebe. Nadalje, razvili bomo robotsko nadzorovan način hoje, ki bo temeljil na rezultatih identifikacije hoje pri uporabniku prilagojenih vadbenih trajektorijah hoje, in ki bo adaptivno spreminjal hitrost hoje ter hitrost zavijanja glede na uspešnost izvajanja hoje. Nazadnje bomo razvili uporabniško nadzorovan način hoje, ki bo zanesljivo zaznaval namero uporabnika v smislu želene hitrosti in smeri hoje, kar bo omogočilo mobilni platformi sledenje hodeči osebi. Tukaj bo tudi vzpostavljen inteligentni algoritem, ki bo glede na evalvacijo uspešnosti izvajanja hoje vsakega posameznika adaptivno spreminjal celostno kognitivno vedenje robota z namenom izboljšati i) točnost prepoznavanja uporabnikovih namer med hojo in ii) mehkost skupnega gibanja hodeče osebe in vozeče se robotske mobilne platforme. Sočasno bomo ocenjevali dinamično ravnotežje in rezultate uporabili pri določanju zgornjih meja linearne in kotne hitrosti. Poleg znanstvenega in tehnološkega razvoja bo velik del predlagane raziskave namenjen kliničnemu testiranju že med tehnološkim razvojem. Na koncu bomo izvedli še klinično ocenjevanje v izbranih kliničnih primerih.
Pomen za razvoj znanosti
Področje kognitivne robotike je prioritetno raziskovalno področje v robotiki. Na drugi strani je robotsko podprta nevrološka rehabilitacija prioritetno področje raziskav v rehabilitacijski medicini. Projekt je bil usmerjen v obe interdisciplinarni raziskovalni področji. Iz rezultatov številnih kliničnih raziskav izhaja splošno soglasje, da 1.) bo rehabilitacijska robotika v prihodnosti igrala ključno vlogo v nevrološki rehabilitaciji in 2.) da obstoječe metode robotske rehabilitacije kot tudi obstoječi protokoli terapevtskih postopkov zdaleč niso optimalni. Skozi projekt smo razvili in vrednotili tako adaptivno vodenje rehabilitacijskega robota kot tudi uporabo v kliničnem okolju. V tem smislu rezultati projekta prispevajo in poglabljajo trenutno razumevanje, kako je rehabilitacijsko robotiko in okolja navidezne resničnosti možno uporabiti pri nevrološki rehabilitaciji. Znanstveni rezultati projekta so objavljeni v najboljših revijah z obravnavanega področja.
Pomen za razvoj Slovenije
Zaradi strmega staranja populacije v bodoče pričakujemo povečano potrebo po učinkovitih in finančno vzdržnih rehabilitacijskih storitvah. Rezultati projekta omogočajo razvoj finančno vzdržnih rešitev in terapevtskih protokolov, ki bi lahko spodbudile prisotnost avtonomnih programov treninga hoje v bolj prijazno okolje kot so domovi za ostarele. S tem bi zelo povečali dostopnost tovrstnih programov. Razvoju takih finančno ugodnih rešitev torej predstavlja velik potencial za varčevanje v zdravstvu z zmanjševanjem rehabilitacijskih stroškov, ki so odvisni od števila dni hospitalizacije. Obenem bi lahko občutno prispevalo k večji avtonomiji pri implementaciji vsakodnevnih opravil in zmanjševanju padcev pa tudi občutno povečalo kvaliteto življenja starejših kot tudi njihovih sorodnikov. S sofinancerjem projekta nemškim podjetjem medica Medizintechnik GmbH in njihovim hčerinskim podjetjem v Sloveniji Thera-trainer d.o.o. se dogovarjamo o prenosu patentnih pravic ter razvoju komercialnega produkta.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
