CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games
-
Upload
kleber-andrade -
Category
Health & Medicine
-
view
702 -
download
2
description
Transcript of CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games
![Page 1: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/1.jpg)
Universidade de São Paulo
Escola de Engenharia de São Carlos
Grupo de Mecatrônica
Laboratório de Reabilitação Robótica
Reabilitação de Pacientes através
da Robótica e de Games
Kléber de Oliveira Andrade
@pdjkleber
Orientador
Glauco Augusto de Paula Caurin
Campus Party Brasil
Fevereiro de 2012
![Page 2: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/2.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Agenda
Introdução (Definições)
Reabilitação Robótica
Jogos e Robôs
Projeto STAR (EESC/USP)
2/69
![Page 3: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/3.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Robô?
• Origem da palavra Robô– O termo robot (robô) foi utilizado pela primeira vez pelo escritor
Karel Capek, em 1920, quando escreveu uma história com o nome “Rossum’s Universal Robots”. Em tcheco a palavra robota tem o significado de “trabalho escravo”.
• Dicionário– 1. Aparelho mecânico que imita os movimentos humanos.
– 2. Fig. Pessoa sem vontade própria, geralmente sobre o comando de outrem.
• Wikipedia– Um robô (ou robot) é um dispositivo, ou grupo de dispositivos,
eletromecânicos ou biomecânicos capazes de realizar trabalhos de maneira autônoma, pré-programada, ou através de controle humano.
3/69
![Page 4: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/4.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Mito sobre os robôs
“Robôs irão roubar o seu emprego!”
• Agumento contrário: o corpo humano não foi
feito para suportar atividades repetitivas, ou que
requerem concentração continuada por várias
horas. O melhor lugar do homem é na tomada
de decisões e supervisão.
4/69
![Page 5: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/5.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Robótica (Ficção)
5
![Page 6: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/6.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Robótica (Realidade)
Honda (2011) Sahin e Guvenc (2007) Sony (2011)
iRobot (2011) Krebs et al. (2008) NÃO (2011)
6
![Page 7: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/7.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Linha do tempo da Robótica
• Fases da pesquisa em robótica
– Até os anos 80 (Promessas): em vinte anos, robôs
móveis poderão realizar qualquer tipo de tarefa de forma
segura, comunicar com os humanos e “protegê-los”.
– Anos 90 (Muito trabalho e desilusão): Grandes
desenvolvimento na área da robótica móvel, com
resultados experimentais tanto motivadores como
frustrantes. Expansão das modalidades de robôs.
– 2000 à atual (Amadurecimento): Mudança de foco, com
reforço das seguintes qualidades; assistência,
colaboração, tele-operação e entretenimento (Robôs de
serviços).
7/69
![Page 8: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/8.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
O que são Robôs de Serviços?
• Robôs de Serviços– Robôs de serviço são equipamentos que operam de forma
semi ou totalmente autônoma realizando serviços úteis ao bem-estar dos seres humanos.
• Areas de aplicação (exemplos)– Robôs de domético (limpeza de casa, jardim, piscina, etc.)
– Robôs de inspeção de cabos, dutos, etc.
– Robôs médicos (assistentes de cirurgias, etc.)
– Robôs assistivos (para auxiliar pessoas)
– Robôs para entretenimento
• E a reabilitação?
8/69
![Page 9: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/9.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Reabilitação Robótica?
• Reabilitação
– É a área médica que tem por objetivo principal
restaurar as funções dos pacientes, o máximo
possível (Dikke Van Dalle).
• Reabilitação Robótica
– São robôs de serviços que operam de forma semi ou
totalmente autônoma prestando serviços úteis ao
bem-estar dos seres humanos com deficiências (R.q.
Van der Linde, 2003).
9/69
![Page 10: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/10.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Por que Reabilitação Robótica?
• Nós temos uma necessidade crescente de tratamento– Pessoas mais idosas
– Cada vez mais doentes
• Reabilitação Robótica pode ser eficaz– Motivador
– Preciso
– Objetivo
– Adaptativo
• Reabilitação Robótica também permite atendimento domiciliar
10/69
![Page 11: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/11.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Questões Tecnicas
• Interação entre humanos e robôs
• Que tipo de controle é necessário?
• Como interagir com o robô?
• Confiança
• Segurança
11/69
Humano Robô
![Page 12: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/12.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Tipos de controle de movimentos
• Controle de posição
• Controle de força
Controle de posição
• Impedância
• Admitância
• Intrinseco
Controle de posição/força
• Forçado
• BalisticoPeriódico
12/69
A
B
A
B
A = B
![Page 13: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/13.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Gentle
• Objetivo
– O objetivo do GENTLE estabelece práticas de
reabilitação para AVC, alterando a terapia para
acomodar o paciente.
• Controle de Adimitancia
13/69
4 DOF
![Page 14: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/14.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
MIT MANUS
• Objetivo
– O objetivo do projeto é desenvolver, implementar e
testar um sistema robótico para fisioterapia e
reabilitação neurológica
• Controle
– Controle de impedância
• Produto comercial
14/69
3 DOF
![Page 15: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/15.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Rutgers Ankle
• Objetivo– É para pacientes que necessitam de reablitação no tornozelo
joelho, tanto para diagnósticos ortopédicos e acidente vascular cerebral.
15/69
6 DOF
![Page 16: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/16.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Lokomat
• Hocoma, Zurich
– Lesões na medula
espinhal
• Controle
– Controle de posição
(gerador de marcha)
• Produto Comercial
16/69
![Page 17: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/17.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Jogos para Saúde (Fisio - Exercícios)
Wii Fit
![Page 18: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/18.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Jogos para Saúde (Fisio - Reabilitação)
Wii sendo usado para reabilitação
![Page 19: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/19.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Definições
• Computer Games– Interactive, goal-oriented activity, with active agents to play against,
in which players (including active agents) can interfere with each other
• Serious Games - entertainment is not the primary goal of gaming
• Serious Games for our purposes – the rehabilitation is the primary goal rather than entertainment;– Content
• Rehabilitation (Health), Education, Advergames,
– Theory
• Physics, Art, Psychology, HCI, Cognition, Perception, Pedagogy
– Game Design
• Simulation, Programming, AI, 3D, Level Design
![Page 20: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/20.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Dividing the problem in Tasks
• Games + Pedagogy
• Games + Rehabilitation Protocols and Performance Measures
• Content Creation (Researcher, Physic Therapist, Occupational
Therapist, Physician)
• Task Repository
• Game Author (Selection, Requirements, Pool)
• Runtime execution (Experience Engine [Bellotti 2009] , Task
Sequence, Game Engine)
Authoring
Execution
Task
Repositor
y
Experienc
e Engine
Task Pool
GAME
![Page 21: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/21.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Suggested Game Composition
Task Layer
Mission Layer (Levels)
Objective Layer
Game
Objective I
Mission A
Task 1 Task 2
Mission B
Task 3 Task 4
Objective II
Mission C
Task 5 Task 6 Task 7
Game Play
![Page 22: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/22.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Projeto STAR
Sistemas de Telereabilitação Assistida por Robôs
![Page 23: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/23.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Projeto STAR
![Page 24: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/24.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Projeto STAR
![Page 25: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/25.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Projeto STAR – Questionário
25/69
![Page 26: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/26.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Projeto STAR – Adaptando uma partida de PONG
![Page 27: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/27.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Projeto STAR – Adaptando uma partida de PONG
350370390410430450470490510530550
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Bal
l Sp
ee
d (
Pix
el/
s)
Game Session Sequence Number
Experimental Results - 5 Subjects
Sub#4
Sub#5
Sub#3
Sub#2
Sub#1
![Page 28: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/28.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica28/69
Game Client
Receiver
Dispatcher
Motor Controllers
Monitor
Server
Dispatcher
Receiver
MC 1
MC 2
Projeto STAR – Medindo o desempenho com 2 jogadores
![Page 29: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/29.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Projeto STAR – Medindo o desempenho com 2 jogadores
29/69
![Page 30: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/30.jpg)
Universidade de São PauloEscola de Engenharia de São Carlos
Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica
Integrando Robôs e Games
• Requisitos do Game– Jogos específicos para cada geração
– Crianças e adolescentes (Maior qualidade gráfico e realismosfísico)
• Requisitos do robô– Interatividade amigável para o usuário Robô assistivo
– Interação Homem-Máquina segura – estabilidade na presença de contato com o ambiente (terapeuta-paciente)
– Tempo de confiabilidade, Real
– Integração de tecnologias• Wii Mote, Wii Balance Board
• Kinect e Webcams
• Cell Processor and GPUs
• Motion Tracking (Rastreado de movimentos)
• Speech + Touch + Motion Tracking + Biosensors
• Keyboard, Joystick
![Page 31: CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games](https://reader034.fdocumentos.tips/reader034/viewer/2022051208/54703c95af7959b4308b462b/html5/thumbnails/31.jpg)
Universidade de São Paulo
Escola de Engenharia de São Carlos
Grupo de Mecatrônica
Laboratório de Reabilitação Robótica
Reabilitação de Pacientes através
da Robótica e de Games
Kléber de Oliveira Andrade
@pdjkleber
Orientador
Glauco Augusto de Paula Caurin
Campus Party Brasil
Fevereiro de 2012