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

Future bathroom: A study of user-centred design principles affecting usability, safety and satisfaction in bathrooms for people living with disabilities

Research and development work relating to assistive technology 2010-11 (Department of Health) Presented to Parliament pursuant to Section 22 of the Chronically Sick and Disabled Persons Act 197

I-Support: A robotic platform of an assistive bathing robot for the elderly population

In this paper we present a prototype integrated robotic system, the I-Support bathing robot, that aims at supporting new aspects of assisted daily-living activities on a real-life scenario. The paper focuses on describing and evaluating key novel technological features of the system, with the emphasis on cognitive human–robot interaction modules and their evaluation through a series of clinical validation studies. The I-Support project on its whole has envisioned the development of an innovative, modular, ICT-supported service robotic system that assists frail seniors to safely and independently complete an entire sequence of physically and cognitively demanding bathing tasks, such as properly washing their back and their lower limbs. A variety of innovative technologies have been researched and a set of advanced modules of sensing, cognition, actuation and control have been developed and seamlessly integrated to enable the system to adapt to the target population abilities. These technologies include: human activity monitoring and recognition, adaptation of a motorized chair for safe transfer of the elderly in and out the bathing cabin, a context awareness system that provides full environmental awareness, as well as a prototype soft robotic arm and a set of user-adaptive robot motion planning and control algorithms. This paper focuses in particular on the multimodal action recognition system, developed to monitor, analyze and predict user actions with a high level of accuracy and detail in real-time, which are then interpreted as robotic tasks. In the same framework, the analysis of human actions that have become available through the project’s multimodal audio–gestural dataset, has led to the successful modeling of Human–Robot Communication, achieving an effective and natural interaction between users and the assistive robotic platform. In order to evaluate the I-Support system, two multinational validation studies were conducted under realistic operating conditions in two clinical pilot sites. Some of the findings of these studies are presented and analyzed in the paper, showing good results in terms of: (i) high acceptability regarding the system usability by this particularly challenging target group, the elderly end-users, and (ii) overall task effectiveness of the system in different operating modes

Academic methods for usability evaluation of serious games: a systematic review

In the last years, there has been an increasing interest in the design of video games as a tool for education, training, health promotion, socialization, etc. Usability, which is a key factor in any video game, becomes even more important in these so-called Bserious games^, where the users’ special characteristics should be considered, and the game efficacy depends on the users’ adherence and engagement. However, evaluation of the usability of this kind of games requires a redefinition of techniques, methods and even terminology. In this paper, we elicit six research questions and conduct a systematic review of the scientific literature, which resulted in the selection of 187 papers that contained the most relevant responses. The conclusions of this systematic review illustrate the general status of current academic usability evaluations of these games and the main trends in the selection of methodologies and how are they applied. This view may be a very valuable foundation for future researchMinisterio de Ciencia e Innovación PROCUR@-IPT-2011-1038-90000

Design of Equipment Rack with TRIZ Method to Reduce Searching Time in Change Over Activity (Case Study : PT. Jans2en Indonesia)

Janssen is a manufacturing plant that works in furniture assembly. Component shortages often occurs, it will cause the increase of work in process (WIP) in assembly section. In previous studies, we analyze the root causes with FMEA and then it is resulted that router section is the constraint of the system. There are many non value added activities such as searching and transportation caused by a messy condition of work places and the devices that aren’t put in the right place. The impact is that the time allocated for every change over is higher than before. There are many components that are worked by the router section, so improvements are needed to minimize changes in over time. 5S method and the use of a new design of rack by TRIZ method are suggested for fixing the conditions of work environment. It is expected to eliminate non value added activities and changes in over time. Result shows that we can reduce non value activities in change over of regular components up to 41% and the elimination of this time is 41,6%. The non value activities in changeover of new items is 36,6% and this elimination of time is 53,3%. Key word : change over, kaizen, design, TRIZ metho

Mini: A New Social Robot for the Elderly

The unceasing aging of the population is leading to new problems in developed countries. Robots represent an opportunity to extend the period of independent living of the elderly as well as to ameliorate their economic burden and social problems. We present a new social robot, Mini, specifically designed to assist and accompany the elderly in their daily life either at home or in a nursing facility. Based on the results of several meetings with experts in this field, we have built a robot able to provide services in the areas of safety, entertainment, personal assistance and stimulation. Mini supports elders and caregivers in cognitive and mental tasks. We present the robot platform and describe the software architecture, particularly focussing on the human–robot interaction. We give in detail how the robot operates and the interrelation of the different modules of the robot in a real use case. In the last part of the paper, we evaluated how users perceive the robot. Participants reported interesting results in terms of usability, appearance, and satisfaction. This paper describes all aspects of the design and development of a new social robot that can be used by other researchers who face the multiple challenges of creating a new robotic platform for older people.The research leading to these results has received funding from the projects: Development of social robots to help seniors with cognitive impairment (ROBSEN), funded by the Ministerio de Economía y Competitividad; and Robots Sociales para Estimulación Física, Cognitiva y Afectiva de Mayores (ROSES), funded by the Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.Publicad