Populacja Stanów Zjednoczonych jest starsza niż kiedykolwiek. Dzisiaj mediana wieku w kraju wynosi 38,9, czyli prawie dekada starsza niż w 1980 r., A liczba dorosłych starszych niż 65 ma balon z 58 milionów do 82 milionów do 2050 r. Wyzwanie związane z opieką nad starszymi, pośród niedoborów opieki opiekuńczej, rosnących kosztów opieki zdrowotnej i ewolucji struktur rodzinnych, jest coraz bardziej uprzejmym problemem socjalnym.
Aby pomóc rozwiązać wyzwanie dla Eldercare, zespół inżynierów MIT szuka robotyki. Zbudowali i przetestowali robota wspomagania osób starszych lub E-BAR, mobilnego robota zaprojektowanego do fizycznego wspierania osób starszych i zapobiegania im upadku podczas poruszania się po swoich domach.
E-BAR działa jako zestaw robotycznych kierownicy, która podąża za osobą od tyłu. Użytkownik może chodzić niezależnie lub opierać się na ramionach robota w celu wsparcia. Robot może wspierać pełną wagę osoby, podnosząc ją od siedzenia do stojącego i odwrotnie wzdłuż naturalnej trajektorii. A ramiona robota mogą je szybko napychać boczne poduszki powietrzne, jeśli zaczną spadać.
Dzięki ich projektowi naukowcy mają nadzieję zapobiec upadkom, który dziś jest główną przyczyną obrażeń u dorosłych, którzy mają 65 lat i starsze.
„Wielu starszych osób dorosłych nie docenia ryzyka upadku i odmowy korzystania z pomocy fizycznych, które są uciążliwe, podczas gdy inni przeceniają ryzyko i mogą nie ćwiczyć, co prowadzi do malejącej mobilności”, mówi Harry Asada, profesor inżynierii Forda w MIT. „Naszą koncepcją projektową jest zapewnienie starszym dorosłym posiadającym zaburzenia z robotycznych kierownicy do stabilizacji swojego ciała. Kierownica idą w dowolnym miejscu i zapewnia wsparcie w dowolnym momencie, gdy tylko potrzebują”.
W bieżącej wersji robot jest obsługiwany za pomocą pilota. W przyszłych iteracjach zespół planuje zautomatyzować większość funkcji bota, umożliwiając mu autonomiczne przestrzeganie i fizycznie pomaganie użytkownikowi. Naukowcy pracują również nad usprawnieniem urządzenia, aby było to szczupłe i bardziej zwrotne w małych przestrzeniach.
„Myślę, że Eldercare jest kolejnym wielkim wyzwaniem”-mówi projektant E-BAR Roberto Bolli, absolwent Departamentu Inżynierii Mechanicznej MIT. „Wszystkie trendy demograficzne wskazują na niedobór opiekunów, nadwyżkę osób starszych i silne pragnienie, aby osoby starsze do starzenia się na miejscu. Uważamy to za niezbadaną granicę w Ameryce, ale także nieodłącznie interesujące wyzwanie dla robotyki”.
Bolli i ASADA przedstawią artykuł opisujący projekt E-BAR na konferencji IEEE na temat robotyki i automatyzacji (ICRA) jeszcze w tym miesiącu.
Wsparcie domowe
Grupa ASADA w MIT rozwija różnorodne technologie i robotów, aby pomóc osobom starszym. W ostatnich latach inni opracowali algorytmy prognozowania jesiennego, zaprojektowane roboty i zautomatyzowane urządzenia, w tym spacerowiczów, do noszenia, samozwańczych poduszek powietrznych i ramy robotyczne, które zabezpieczają osobę z uprzążą i poruszają się z nimi podczas chodzenia.
Projektując E-BAR, ASADA i Bolli dążyły do robota, który zasadniczo wykonuje trzy zadania: zapewnianie fizycznego wsparcia, zapobieganie upadkom oraz bezpiecznie i dyskretnie poruszającym się z osobą. Co więcej, chcieli pozbyć się wszelkiej uprzęży, aby zapewnić użytkownikowi większą niezależność i mobilność.
„Osoby starsze w przeważającej mierze nie lubią nosić uprzęży ani urządzeń wspomagających” – mówi Bolli. „Ideą struktury E-BAR jest to, że zapewnia wsparcie masy ciała, aktywną pomoc w chodzie i łapanie upadku, a jednocześnie całkowicie niezakłócona z przodu. Możesz po prostu wyjść w dowolnym momencie”.
Zespół starał się zaprojektować robota specjalnie do starzenia się w domu lub pomocy w obiektach opieki. W oparciu o wywiady ze starszymi dorosłymi i ich opiekunami opracowali kilka wymagań projektowych, w tym, że robot musi zmieścić się przez drzwi domowe, umożliwić użytkownikowi pełny krok i wspierać pełną wagę, aby pomóc w równowadze, postawie i przejściu od siedzenia.
Robot składa się z ciężkiej, 220-funtowej podstawy, której wymiary i struktura zostały zoptymalizowane w celu wsparcia ciężaru przeciętnego człowieka bez napiwków lub poślizgu. Pod podstawą znajduje się zestaw kół do omnidirectional, które pozwala robotowi poruszać się w dowolnym kierunku bez obrotu, w razie potrzeby. (Wyobraź sobie, że koła samochodowe zmieniają się, aby wślizgnąć się w przestrzeń między dwoma innymi samochodami, bez parkingu równoległego.)
Z podstawy robota rozciąga się wyartykułowany korpus wykonany z 18 połączonych prętów lub powiązań, które mogą ponownie konfigurować jak składany dźwig, aby podnieść osobę z pozycji siedzącej do pozycji stojącej i odwrotnie. Dwa ramiona z kierownicą rozciągają się od robota w kształcie U, którego osoba może stać między i pochylona, jeśli potrzebuje dodatkowego wsparcia. Wreszcie, każde ramię robota jest osadzone w poduszki powietrzne wykonane z miękkiego, ale chwalebnego materiału, który może natychmiast napompować, aby złapać osobę, jeśli upadnie, bez powodowania siniaka na uderzeniu. Naukowcy uważają, że E-BAR jest pierwszym robotem, który może złapać spadającą osobę bez urządzeń do noszenia lub użycia uprzęży.
Testowali robota w laboratorium ze starszą dorosłą, która zgłosiła się na ochotnika do korzystania z robota w różnych scenariuszach gospodarstwa domowego. Zespół stwierdził, że E-BAR może aktywnie wspierać osobę, która pochyliła się, aby odebrać coś z ziemi i wyciągnęli się, aby dotrzeć do obiektu z półki-zadania, które mogą być trudne do wykonania, zachowując równowagę. Robot był również w stanie podnieść osobę w górę i nad wargą wanny, symulując zadanie wydostania się z wanny.
Bolli przewiduje, że projekt taki jak E-BAR byłby idealny do stosowania w domu przez osoby starsze, które nadal mają umiarkowany stopień siły mięśni, ale wymagają urządzeń wspomagających do codziennego życia.
„Widzenie technologii stosowanej w scenariuszach prawdziwych jest naprawdę ekscytujące”-mówi Bolli.
W swoim obecnym artykule naukowcy nie włączyli żadnych możliwości upadku w systemie poduszki powietrznej E-BAR. Ale kolejny projekt w laboratorium ASADA, kierowany przez absolwentkę Emily Kaminski, skoncentrował się na opracowaniu algorytmów z uczeniem maszynowym, aby kontrolować nowy robot w odpowiedzi na poziom ryzyka upadku w czasie rzeczywistym.
Oprócz E-BAR ASADA postrzega różne technologie w swoim laboratorium jako zapewnianie różnych poziomów pomocy osobom na niektórych fazach życia lub mobilności.
„Warunki odszukiwań mogą się zmieniać co kilka tygodni lub miesięcy” – mówi Asada. „Chcielibyśmy zapewnić ciągłe i płynne wsparcie jako niepełnosprawność lub zmiany mobilności wraz z wiekiem”.
Prace te były częściowo wspierane przez National Robotics Initiative i National Science Foundation.