Self-adaptive prototype for seat adaption

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Dealing with uncertainty in contextual requirements at runtime: A proof of concept

This work presents SACRE, a proof-of-concept implementation of an existing approach, ACon. ACon uses a feedback loop to detect contextual requirements affected by uncertainty and data mining techniques to determine the best operationalization of contexts on top of sensed data

Aerospace medicine and biology: A continuing bibliography with indexes, supplement 125

This special bibliography lists 323 reports, articles, and other documents introduced into the NASA scientific and technical information system in January 1974

Active Training and Assistance Device for an Individually Adaptable Strength and Coordination Training

Das Altern der Weltbevölkerung, insbesondere in der westlichen Welt, stellt die Menschheit vor eine große Herausforderung. Zu erwarten sind erhebliche Auswirkungen auf den Gesundheitssektor, der im Hinblick auf eine steigende Anzahl von Menschen mit altersbedingtem körperlichem und kognitivem Abbau und dem damit erhöhten Bedürfnis einer individuellen Versorgung vor einer großen Aufgabe steht. Insbesondere im letzten Jahrhundert wurden viele wissenschaftliche Anstrengungen unternommen, um Ursache und Entwicklung altersbedingter Erkrankungen, ihr Voranschreiten und mögliche Behandlungen, zu verstehen. Die derzeitigen Modelle zeigen, dass der entscheidende Faktor für die Entwicklung solcher Krankheiten der Mangel an sensorischen und motorischen Einflüssen ist, diese wiederum sind das Ergebnis verringerter Mobilität und immer weniger neuer Erfahrungen. Eine Vielzahl von Studien zeigt, dass erhöhte körperliche Aktivität einen positiven Effekt auf den Allgemeinzustand von älteren Erwachsenen mit leichten kognitiven Beeinträchtigungen und den Menschen in deren unmittelbarer Umgebung hat. Diese Arbeit zielt darauf ab, älteren Menschen die Möglichkeit zu bieten, eigenständig und sicher ein individuelles körperliches Training zu absolvieren. In den letzten zwei Jahrzehnten hat die Forschung im Bereich der robotischen Bewegungsassistenten, auch Smarte Rollatoren genannt, den Fokus auf die sensorische und kognitive Unterstützung für ältere und eingeschränkte Personen gesetzt. Durch zahlreiche Bemühungen entstand eine Vielzahl von Ansätzen zur Mensch-Rollator-Interaktion, alle mit dem Ziel, Bewegung und Navigation innerhalb der Umgebung zu unterstützen. Aber trotz allem sind Trainingsmöglichkeiten zur motorischen Aktivierung mittels Smarter Rollatoren noch nicht erforscht. Im Gegensatz zu manchen Smarten Rollatoren, die den Fokus auf Rehabilitationsmöglichkeiten für eine bereits fortgeschrittene Krankheit setzen, zielt diese Arbeit darauf ab, kognitive Beeinträchtigungen in einem frühen Stadium soweit wie möglich zu verlangsamen, damit die körperliche und mentale Fitness des Nutzers so lang wie möglich aufrechterhalten bleibt. Um die Idee eines solchen Trainings zu überprüfen, wurde ein Prototyp-Gerät namens RoboTrainer-Prototyp entworfen, eine mobile Roboter-Plattform, die mit einem zusätzlichen Kraft-Momente-Sensor und einem Fahrradlenker als Eingabe-Schnittstelle ausgestattet wurde. Das Training beinhaltet vordefinierte Trainingspfade mit Markierungen am Boden, entlang derer der Nutzer das Gerät navigieren soll. Der Prototyp benutzt eine Admittanzgleichung, um seine Geschwindigkeit anhand der Eingabe des Nutzers zu berechnen. Desweiteren leitet das Gerät gezielte Regelungsaktionen bzw. Verhaltensänderungen des Roboters ein, um das Training herausfordernd zu gestalten. Die Pilotstudie, die mit zehn älteren Erwachsenen mit beginnender Demenz durchgeführt wurde, zeigte eine signifikante Steigerung ihrer Interaktionsfähigkeit mit diesem Gerät. Sie bewies ebenfalls den Nutzen von Regelungsaktionen, um die Komplexität des Trainings ständig neu anzupassen. Obwohl diese Studie die Durchführbarkeit des Trainings zeigte, waren Grundfläche und mechanische Stabilität des RoboTrainer-Prototyps suboptimal. Deswegen fokussiert sich der zweite Teil dieser Arbeit darauf, ein neues Gerät zu entwerfen, um die Nachteile des Prototyps zu beheben. Neben einer erhöhten mechanischen Stabilität, ermöglicht der RoboTrainer v2 eine Anpassung seiner Grundfläche. Dieses spezifische Merkmal der Smarten Rollatoren dient vor allem dazu, die Unterstützungsfläche für den Benutzer anzupassen. Das ermöglicht einerseits ein agiles Training mit gesunden Personen und andererseits Rehabilitations-Szenarien bei Menschen, die körperliche Unterstützung benötigen. Der Regelungsansatz für den RoboTrainer v2 erweitert den Admittanzregler des Prototypen durch drei adaptive Strategien. Die erste ist die Anpassung der Sensitivität an die Eingabe des Nutzers, abhängig von der Stabilität des Nutzer-Rollater-Systems, welche Schwankungen verhindert, die dann passieren können, wenn die Hände des Nutzers versteifen. Die zweite Anpassung beinhaltet eine neuartige nicht-lineare, geschwindigkeits-basierende Änderung der Admittanz-Parameter, um die Wendigkeit des Rollators zu erhöhen. Die dritte Anpassung erfolgt vor dem eigentlichen Training in einem Parametrierungsprozess, wo nutzereigene Interaktionskräfte gemessen werden, um individuelle Reglerkonstanten fein abzustimmen und zu berechnen. Die Regelungsaktionen sind Verhaltensänderungen des Gerätes, die als Bausteine für unterstützende und herausfordernde Trainingseinheiten mit dem RoboTrainer dienen. Sie nutzen das virtuelle Kraft-Feld-Konzept, um die Bewegung des Gerätes in der Trainingsumgebung zu beeinflussen. Die Bewegung des RoboTrainers wird in der Gesamtumgebung durch globale oder, in bestimmten Teilbereichen, durch räumliche Aktionen beeinflusst. Die Regelungsaktionen erhalten die Absicht des Nutzers aufrecht, in dem sie eine unabhängige Admittanzdynamik implementieren, um deren Einfluss auf die Geschwindigkeit des RoboTrainers zu berechnen. Dies ermöglicht die entscheidende Trennung von Reglerzuständen, um während des Trainings passive und sichere Interaktionen mit dem Gerät zu erreichen. Die oben genannten Beiträge wurden getrennt ausgewertet und in zwei Studien mit jeweils 22 bzw. 13 jungen, gesunden Erwachsenen untersucht. Diese Studien ermöglichen einen umfassenden Einblick in die Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen Funktionalitäten und deren Einfluss auf die Nutzer. Sie bestätigen den gesamten Ansatz, sowie die gemachten Vermutungen im Hinblick auf die Gestaltung einzelner Teile dieser Arbeit. Die Einzelergebnisse dieser Arbeit resultieren in einem neuartigen Forschungsgerät für physische Mensch-Roboter-Interaktionen während des Trainings mit Erwachsenen. Zukünftige Forschungen mit dem RoboTrainer ebnen den Weg für Smarte Rollatoren als Hilfe für die Gesellschaft im Hinblick auf den bevorstehenden demographischen Wandel

Ergonomic Design of an Adaptive Automation Assembly System

Ergonomics is a key factor in the improvement of health and productivity in workplaces. Its use in improving the performance of a manufacturing process and its positive effects on productivity and human performance is drawing the attention of researchers and practitioners in the field of industrial engineering. This paper proposes an ergonomic design approach applied to an innovative prototype of an adaptive automation assembly system (A3S) equipped with Microsoft Kinect™ for real-time adjustment. The system acquires the anthropometric measurements of the operator by means of the 3-D sensing device and changes its layout, arranging the mobile elements accordingly. The aim of this study was to adapt the assembly workstation to the operator dimensions, improving the ergonomics of the workstation and reducing the risks of negative effects on workers’ health and safety. The case study of an assembly operation of a centrifugal electric pump is described to validate the proposed approach. The assembly operation was simulated at a traditional fixed workstation and at the A3S. The shoulder flexion angle during the assembly tasks at the A3S reduced between 18% and 47%. The ergonomic risk assessment confirmed the improvement of the ergonomic conditions and the ergonomic benefits of the A3S

A Universalist strategy for the design of Assistive Technology

Assistive Technologies are specialized products aiming to partly compensate for the loss of autonomy experienced by disabled people. Because they address special needs in a highly-segmented market, they are often considered as niche products. To improve their design and make them tend to Universality, we propose the EMFASIS framework (Extended Modularity, Functional Accessibility, and Social Integration Strategy). We first elaborate on how this strategy conciliates niche and Universalist views, which may appear conflicting at first sight. We then present three examples illustrating its application for designing Assistive Technologies: the design of an overbed table, an upper-limb powered orthose and a powered wheelchair. We conclude on the expected outcomes of our strategy for the social integration and participation of disabled people

Aerospace medicine and biology: A continuing bibliography with indexes (supplement 335)

This bibliography lists 143 reports, articles and other documents introduced into the NASA Scientific and Technical Information System during March, 1990. Subject coverage includes: aerospace medicine and psychology, life support systems and controlled environments, safety equipment, exobiology and extraterrestrial life, and flight crew behavior and performance

Unleashing Process Mining for Education: Designing an IT-Tool for Students to Self-Monitor their Personal Learning Paths

The ability of students to self-monitor their learning paths is in demand as never before due to the recent rise of online education formats, which entails less interaction with lecturers. Recent advantages in educational process mining (EPM) offer new opportunities to monitor students’ learning paths by processing log data captured by technology-mediated learning environments. However, current literature falls short on providing user-centered design principles for ITtools which can monitor learning paths using EPM. Hence, in this paper, we examine how to design a self-monitoring tool that supports students to evaluate their learning paths. Based on theoretical insights of 66 papers and nine user interviews, we propose seven design principles for an IT-tool which facilitates self-monitoring for students based on EPM. Further, we evaluate the design principles with seven potential users. Our results demonstrate a promising approach to help students improve their self-efficacy in their individual learning process using EPM