一个新的虚拟机器人平台,用于控制具有机身接口的六度自由度辅助设备
Thomas E Augenstein1, Deepak Nagalla1, Alexander Mohacey1
1Robotics Department, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA; NeuRRo Lab, Department of Physical Medicine and Rehabilitation, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA.
Computers in biology and medicine
|June 26, 2024
概括
虚拟现实培训有效地教导用户控制复杂的辅助设备,与物理机器人相仿. 这种方法为改善神经损伤患者的康复和可访问性提供了一个有希望的解决方案.
科学领域:
- 康复工程 康复工程 康复工程
- 人与计算机的交互
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
背景情况:
- 机身接口 (BoMIs) 提供了对辅助设备的非侵入性控制,但通常需要学习复杂的运动映射.
- 当前的辅助设备具有很高的自由度 (DOF),超过用户的残余运动功能,需要广泛的培训.
- 虚拟环境可以简化BoMI培训,但与实体设备相比,它们的有效性尚未得到充分证明.
研究的目的:
- 开发和评估一个新的虚拟机器人平台,用于训练用户控制6-DOF辅助设备.
- 使用目标匹配任务,将虚拟平台的学习效率与其物理对应器进行比较.
主要方法:
- 开发了一个虚拟现实平台,复制了一个6DOF机器人操纵器.
- 参与者 (n=43) 使用无线惯性测量单元 (IMU) 控制物理或虚拟机器人.
- 培训包括前,中和后测试,包括四个训练块,评估运动时间和路径长度.
主要成果:
- 无论是虚拟机器人还是实体机器人组,从测试前到测试后,运动时间和路径长度都显著改善.
- 虚拟和实体机器人训练组之间的运动时间和路径长度的学习收益是可比的.
- 两组学习率之间没有观察到统计学意义上的差异.
结论:
- 虚拟环境是学习控制高DOF辅助机器人设备的可行和有效工具.
- 虚拟现实培训展示了与物理设备培训相似的学习成果,表明其在康复方面的潜力.
- 需要进一步的研究来验证这些发现在临床人群中,并探索长期的技能保留.
