Aging in Place with Smart Home Technology

This paper evaluates technologies currently available for aging in place and considerations that might limit homeowners from considering or using technology that would allow a homeowner to age in place or prolong the length of time a homeowner can safely live at home. It reports the results of a small-scale qualitative study of aging-in-place-certified residential builders and homeowners who are either currently aging in place, planning to age in place, or caring for another person who is aging in place. The majority of responding homeowners were unaware of existing technology or conflated mobility-assistive devices and home retrofits with aging-in-place technology. Another concern is that the population of adults who might currently benefit from aging-in-place technology may have an inherent distrust of the technology due to privacy concerns or a fear that these technologies would lead to decreased face-to-face human interactions. The study results indicate the need to better educate those planning to age in place about the available technologies. In addition, a review of current research indicates a need for those developing new technologies to address privacy and de-socialization concerns. Keywords: Aging in Place, Smart Home Technology, Accessibility, Retrofi

A Service Robot for Navigation Assistance and Physical Rehabilitation of Seniors

The population of the advanced countries is ageing, with the direct consequence that an increasing number of people will have to live with sensitive, cognitive and physical disabilities. People with impaired physical ability are not confident to move alone, especially in crowded environment and for long journeys, highly reducing the quality of their life. We propose a new generation of robotic walking assistants whose mechanical and electronic components are conceived to optimize the collaboration between the robot and its users. We will apply these general ideas to investigate the interaction between older adults and a robotic walker, named FriWalk, exploiting it either as a navigational or as a rehabilitation aid. For the use of the FriWalk as a navigation assistance, the system guides the user securing high levels of safety, a perfect compliance with the social rules and non-intrusive interaction between human and machine. To this purpose, we developed several guidance systems ranging from completely passive strategies to active solutions exploiting either the rear or the front motors mounted on the robot. The common strategy at the basis of all the algorithms is that the responsibility of the locomotion belongs always to the user, both to increase the mobility of elder users and to enhance their perception of control over the robot. This way the robot intervenes only whenever it is strictly necessary not to mitigate the user safety. Moreover, the robotic walker has been endowed with a tablet and graphical user interface (GUI) which provides the user with the visual indications about the path to follow. Since the FriWalk was developed to suit the needs of users with different deficits, we conducted extensive human-robot interaction (HRI) experiments with elders, complemented with direct interviews of the participants. As concerns the use of the FriWalk as a rehabilitation aid, force sensing to estimate the torques applied by the user and change the user perceived inertia can be exploited by doctors to let the user feel the device heavier or lighter. Moreover, thanks to a new generation of sensors, the device can be exploited in a clinical context to track the performance of the users' rehabilitation exercises, in order to assist nurses and doctors during the hospitalization of older adults

AI and robotics to help older adults: Revisiting projects in search of lessons learned

Abstract This article is a retrospective overview of work performed in the domain of Active Assisted Living over a span of almost 18 years. The authors have been creating and refining artificial intelligence (AI) and robotics solutions to support older adults in maintaining their independence and improving their quality of life. The goal of this article is to identify strong features and general lessons learned from those experiences and conceive guidelines and new research directions for future deployment, also relying on an analysis of similar research efforts. The work considers key points that have contributed to increase the success of the innovative solutions grounding them on known technology acceptance models. The analysis is presented with a threefold perspective: A Technological vision illustrates the characteristics of the support systems to operate in a real environment with continuity, robustness, and safety; a Socio-Health perspective highlights the role of experts in the socio-assistance domain to provide contextualized and personalized help based on actual people's needs; finally, a Human dimension takes into account the personal aspects that influence the interaction with technology in the long term experience. The article promotes the crucial role of AI and robotics in ensuring intelligent and situated assistive behaviours. Finally, considering that the produced solutions are socio-technical systems, the article suggests a transdisciplinary approach in which different relevant disciplines merge together to have a complete, coordinated, and more informed vision of the problem

Social Robots in Hospitals: A Systematic Review

Hospital environments are facing new challenges this century. One of the most important is the quality of services to patients. Social robots are gaining prominence due to the advantages they offer; in particular, several of their main uses have proven beneficial during the pandemic. This study aims to shed light on the current status of the design of social robots and their interaction with patients. To this end, a systematic review was conducted using WoS and MEDLINE, and the results were exhaustive analyzed. The authors found that most of the initiatives and projects serve the el- derly and children, and specifically, that they helped these groups fight diseases such as dementia, autism spectrum disorder (ASD), cancer, and diabetes

Social Robots in Hospitals: A Systematic Review

Hospital environments are facing new challenges this century. One of the most important is the quality of services to patients. Social robots are gaining prominence due to the advantages they offer; in particular, several of their main uses have proven beneficial during the pandemic. This study aims to shed light on the current status of the design of social robots and their interaction with patients. To this end, a systematic review was conducted using WoS and MEDLINE, and the results were exhaustive analyzed. The authors found that most of the initiatives and projects serve the elderly and children, and specifically, that they helped these groups fight diseases such as dementia, autism spectrum disorder (ASD), cancer, and diabetes.This work has been supported by the PERGAMEX ACTIVE project, Ref. RTI2018-096986- B-C32, funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation

Nutzerorientierte Evaluation zweier altersgerechter Assistenzroboter zur Unterstützung von Alltagsaktivitäten („Ambient Assisted Living-Roboter“) bei älteren Menschen mit funktionellen Einschränkungen: MOBOT-Rollator und I-SUPPORT-Duschroboter

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die nutzerorientierte Evaluation zweier Prototypen für altersgerechte Assistenzroboter zur Unterstützung von Alltagsaktivitäten („Ambient Assisted Living“ [AAL]-Roboter) bei älteren Menschen mit funktionellen Einschränkungen. Bei den Prototypen handelt es sich dabei um (1) einen robotergestützten Rollator zur Unterstützung der Mobilität (MOBOT) und (2) einen Assistenzroboter zur Unterstützung von Duschaktivitäten (I-SUPPORT). Manuskript I dokumentiert eine systematische Literaturanalyse des methodischen Vorgehens bisheriger Studien zur Evaluation robotergestützter Rollatoren aus der Nutzerperspektive. Die meisten Studien zeigen erhebliche methodische Mängel, wie unzureichende Stichprobengrößen/-beschreibungen; Teilnehmer nicht repräsentativ für die Nutzergruppe der robotergestützten Rollatoren; keine geeigneten, standardisierten und validierten Assessmentmethoden und/oder keine Inferenzstatistik. Ein generisches methodisches Vorgehen für die Evaluation robotergestützter Rollatoren konnte nicht identifiziert werden. Für die Konzeption und Durchführung zukünftiger Studien zur Evaluation robotergestützter Rollatoren, aber auch anderer AAL-Systeme werden in Manuskript I abschließend Handlungsempfehlungen formuliert. Manuskript II analysiert die Untersuchungsergebnisse der in Manuskript I identifizierten Studien. Es zeigen sich sehr heterogene Ergebnisse hinsichtlich des Mehrwerts der innovativen Assistenzfunktionen von robotergestützten Rollatoren. Im Allgemeinen werden sie jedoch als positiv von den Nutzern wahrgenommen. Die große Heterogenität und methodischen Mängel der Studien schränken die Interpretierbarkeit ihre Untersuchungsergebnisse stark ein. Insgesamt verdeutlicht Manuskript II, dass die Evidenz zur Effektivität und positiven Wahrnehmung robotergestützter Rollatoren aus der Nutzerperspektive noch unzureichend ist. Basierend auf den Erkenntnissen und Handlungsempfehlungen der systematischen Literaturanalysen aus Manuskript I und II wurden die nutzerorientierten Evaluationsstudien des MOBOT-Rollators konzipiert und durchgeführt (Manuskript III-VI). Manuskript III überprüft die Effektivität des in den MOBOT-Rollator integrierten Navigationssystems bei potentiellen Nutzern (= ältere Personen mit Gangstörungen bzw. Rollator als Gehhilfe im Alltag). Es liefert erstmals einen statistischen Nachweis dafür, dass eine solche Assistenzfunktion effektiv ist, um die Navigationsleistung der Nutzer (z. B. geringer Stoppzeit, kürzere Wegstrecke) – insbesondere derjenigen mit kognitiven Einschränkungen – in einem realitätsnahen Anwendungsszenario zu verbessern. Manuskript IV untersucht die konkurrente Validität des MOBOT-integrierten Ganganalysesystems bei potentiellen Nutzern. Im Vergleich zu einem etablierten Referenzstandard (GAITRite®-System) zeigt es eine hohe konkurrente Validität für die Erfassung zeitlicher, nicht jedoch raumbezogener Gangparameter. Diese können zwar ebenfalls mit hoher Konsistenz gemessen werden, aber lediglich mit einer begrenzten absoluten Genauigkeit. Manuskript V umfasst die nutzerorientierte Evaluation der im MOBOT-Rollator integrierten Assistenzfunktion zur Hindernisvermeidung und belegt erstmals die Effektivität einer solchen Funktionen bei potentiellen Nutzern. Unter Verwendung des für den MOBOT-Rollator neu entwickelten technischen Ansatzes für die Hindernisvermeidung zeigten die Teilnehmer signifikante Verbesserungen bei der Bewältigung eines Hindernisparcours (weniger Kollisionen und geringere Annäherungsgeschwindigkeit an die Hindernisse). Manuskript VI dokumentiert die Effektivität und Zufriedenheit mit der Aufstehhilfe des MOBOT-Rollators von potentiellen Nutzern. Es wird gezeigt, dass die Erfolgsrate für den Sitzen-Stehen-Transfer älterer Personen mit motorischen Einschränkungen durch die Aufstehhilfe signifikant verbessert werden kann. Die Ergebnisse belegen zudem eine hohe Nutzerzufriedenheit mit dieser Assistenzfunktion, insbesondere bei Personen mit höherem Body-Mass-Index. Manuskript VII untersucht die Mensch-Roboter-Interaktion zwischen dem I-SUPPORT-Duschroboter und seiner potentiellen Nutzer (= ältere Personen mit Problemen bei Baden/Duschen) und überprüft deren Effektivität sowie Zufriedenheit mit drei unterschiedlich autonomen Betriebsmodi. Die Studienergebnisse dokumentieren, dass sich mit zunehmender Kontrolle des Nutzers (= abnehmende Autonomie des Duschroboters) nicht nur die Effektivität für das Abduschen eines definierten Körperbereichs verringert, sondern auch die Nutzerzufriedenheit sinkt. Manuskript VIII umfasst die Evaluation eines spezifischen Nutzertrainings auf die gestenbasierte Mensch-Roboter-Interaktion mit dem I-SUPPORT-Duschroboter. Es wird gezeigt, dass ein solches Training die Ausführung der Gesten potentieller Nutzer und sowie die Gestenerkennungsrate des Duschroboters signifikant verbessern, was insgesamt auf eine optimierte Mensch-Roboter-Interaktion in Folge des Trainings schließen lässt. Teilnehmer mit der schlechtesten Ausgangsleistung in der Ausführung der Gesten und mit der größten Angst vor Technologien profitierten am meisten vom Nutzertraining. Insgesamt belegen die Studienergebnisse zur nutzerorientierten Evaluation des MOBOT-Rollators die Effektivität und Gültigkeit seiner innovativen Teilfunktionen. Sie weisen auf ein hohes Potential der Assistenzfunktionen (Navigationssystem, Hindernisvermeidung, Aufstehhilfe) zur Verbesserung der Mobilität älterer Menschen mit motorischen Einschränkungen hin. Vor dem Hintergrund der methodischen Mängel und unzureichenden evidenzbasierten Datenlage hierzu, liefert diese Dissertationsschrift erstmals statistische Belege für den Mehrwert solcher Teilfunktionen bei potentiellen Nutzern und leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Schließung der bisherigen Forschungslücke hinsichtlich des nutzerorientierten Wirksamkeits- und Gültigkeitsnachweises robotergestützter Rollatoren und ihrer innovativen Teilfunktionen. Die Ergebnisse der Studien des I-SUPPORT-Duschroboters liefern wichtige Erkenntnisse hinsichtlich der Mensch-Roboter-Interaktion im höheren Alter. Sie zeigen, dass bei älteren Nutzern für eine effektive Interaktion Betriebsmodi mit einem hohen Maß an Autonomie des Duschroboters notwendig sind. Trotz ihrer eingeschränkten Kontrolle über den Roboter, waren die Nutzer mit dem autonomsten Betriebsmodus sogar am zufriedensten. Darüber hinaus unterstreichen die Ergebnisse hinsichtlich der gestenbasierten Interaktion mit dem I-SUPPORT-Duschroboter, dass zukünftige Entwicklungen von altersgerechten Assistenzrobotern mit gestenbasierter Interaktion nicht nur die Verbesserungen technischer Aspekte, sondern auch die Sicherstellung und Verbesserungen der Qualität der Nutzergesten für die Mensch-Roboter-Interaktion durch geeignete Trainings- oder Schulungsmaßnahmen berücksichtigen sollten. Das vorgestellte Nutzertraining könnte hierfür ein mögliches Modell darstellen

Linking brain structure, activity and cognitive function through computation

Understanding the human brain is a “Grand Challenge” for 21st century research. Computational approaches enable large and complex datasets to be addressed efficiently, supported by artificial neural networks, modeling and simulation. Dynamic generative multiscale models, which enable the investigation of causation across scales and are guided by principles and theories of brain function, are instrumental for linking brain structure and function. An example of a resource enabling such an integrated approach to neuroscientific discovery is the BigBrain, which spatially anchors tissue models and data across different scales and ensures that multiscale models are supported by the data, making the bridge to both basic neuroscience and medicine. Research at the intersection of neuroscience, computing and robotics has the potential to advance neuro-inspired technologies by taking advantage of a growing body of insights into perception, plasticity and learning. To render data, tools and methods, theories, basic principles and concepts interoperable, the Human Brain Project (HBP) has launched EBRAINS, a digital neuroscience research infrastructure, which brings together a transdisciplinary community of researchers united by the quest to understand the brain, with fascinating insights and perspectives for societal benefits

Dress as sculptural form. Dress as the sculpture and its material as communicating language

[EN] The following work of this Master Thesis is the 4th typology and continues the artistic practice following the idea which I began in the year 2000 in Estonia. This body of work is an artistic view of the dress as a sculptural form using unusual materials. The material is a communicator, like a language. The aim of this Master Thesis is to extend working with the same form - the dress to express, to explore the notion of personal space, the boundaries of identity, and the relationship between the individual and the collective body. Its material and techniques are used as the language which starts a conversation with the viewer, through their characteristics. This thesis is divided into two parts: ¿ The first part is focused on the form of the dress: its characteristics and form as a sculptural object. To the material and the way to see the material as language. And end of that part the reference artists. ¿ The second part is focused on created sculptural objects, the stories they tell, the materials and techniques used during creative process.[ES] estidos que no nos necesitan. Vestido como una forma escultural así como la forma material escultural más cercana alrededor del cuerpo humano. Vestido como una instalación arquitectónica en el cuerpo. Forma escultural con su manera única de mostrar el material como comunicador con el entorno. Material usado donde la técnica del grabado tiene un rol predominante a nivel comunicativo.Reinhardt, C. (2018). Dress as sculptural form. Dress as the sculpture and its material as communicating language. http://hdl.handle.net/10251/110101TFG