CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games

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@gmail.com

@pdjkleber

Orientador

Glauco Augusto de Paula Caurin

Campus Party Brasil

Fevereiro de 2012

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)

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.

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.

Robótica (Ficção)

Robótica (Realidade)

Honda (2011) Sahin e Guvenc (2007) Sony (2011)

iRobot (2011) Krebs et al. (2008) NÃO (2011)

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).

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?

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).

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

Questões Tecnicas

• Interação entre humanos e robôs

• Que tipo de controle é necessário?

• Como interagir com o robô?

• Confiança

• Segurança

Humano Robô

Tipos de controle de movimentos

• Controle de posição

• Controle de força

Controle de posição

• Impedância

• Admitância

• Intrinseco

Controle de posição/força

• Forçado

• BalisticoPeriódico

Gentle

• Objetivo

– O objetivo do GENTLE estabelece práticas de

reabilitação para AVC, alterando a terapia para

acomodar o paciente.

• Controle de Adimitancia

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

Rutgers Ankle

• Objetivo– É para pacientes que necessitam de reablitação no tornozelo

joelho, tanto para diagnósticos ortopédicos e acidente vascular cerebral.

Lokomat

• Hocoma, Zurich

– Lesões na medula

espinhal

• Controle

– Controle de posição

(gerador de marcha)

• Produto Comercial

Jogos para Saúde (Fisio - Exercícios)

Wii Fit

Jogos para Saúde (Fisio - Reabilitação)

Wii sendo usado para reabilitação

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

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

Repositor

Experienc

e Engine

Task Pool

Suggested Game Composition

Task Layer

Mission Layer (Levels)

Objective Layer

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

Projeto STAR

Sistemas de Telereabilitação Assistida por Robôs

Projeto STAR

Projeto STAR – Questionário

Projeto STAR – Adaptando uma partida de PONG

350370390410430450470490510530550

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Game Session Sequence Number

Experimental Results - 5 Subjects

Grupo de MecatrônicaLaboratório de Reabilitação Robótica28/69

Game Client

Receiver

Dispatcher

Motor Controllers

Monitor

Server

Dispatcher

Receiver

Projeto STAR – Medindo o desempenho com 2 jogadores

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

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@gmail.com

@pdjkleber

Orientador

Glauco Augusto de Paula Caurin

Campus Party Brasil

Fevereiro de 2012

CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games

Health & Medicine

Transcript of CPBR2012 - Reabilitação de Pacientes através da Robótica e de Games

creepy games

Ação Games

ROBÓTICA EDUCACIONAL

Behavior Games

Aula Robótica

Estado da Arte da Robótica Agrícola: Robótica no cultivo protegido

Rockstar games

Casual Games

Equilibre games

Apresentação "A robótica como ferramenta coadjuvante na formação e reabilitação de crianças com NEE"

Prima Games

Robótica Industrial

Bomber Games

Robótica educacional

Games Turismo

Robótica - Lego

O que são games?! Games são programas...

Evolution games

Games fantastic

A Robótica