Functional upper-limb prosthetic training can improve users performance in controlling prostheses and has been incorporated into occupational therapy for individuals in need. In recent years, virtual reality (VR) and augmented reality (AR) technologies have been shown to be promising avenues to improve the convenience of rehabilitative prosthesis training systems. However, it is uncertain if the comprehensive efficacy and effectiveness of VR or AR assistive tools are adequate compared to conventional prosthetic tools and if not, whether enhancements can be made through incorporation of other technical paradigms. This work first presents a mixed reality system we developed for prosthesis control and training. Five able-bodied subjects are involved to perform three-dimensional object manipulation tasks in analogous AR and VR environments. Multiple evaluation metrics are applied to assess subjects performances within the two paradigms. Based on the comparative analysis, we find that VR-based environment promotes more efficient motion along with higher task completion rate and path efficiency while AR paradigm allows subjects to perform motor tasks with shorter time consumed. Another study is conducted to evaluate the efficiency and feasibility of AR-facilitated prosthesis control system compared to that in real-world and if any technical additions can be applied to improve the AR-based system. Three able-bodied subjects were engaged in the experiment to perform object manipulation tasks in a) physical environment, b) AR-without-bypass environment, and c) AR-with-bypass environment. Based on the results obtained from the assessment, we conclude that while our AR-based system modestly lags behind the effectiveness of physical systems, the study conducted using a bypass prosthesis suggests that AR system has the potential to improve the efficacy of prosthesis control.


翻译:近些年来,虚拟现实(VR)和强化现实(AR)技术被证明是改善修复假肢培训系统便利性的良好途径。然而,与常规假肢工具相比,VR或AR辅助工具的全面效力和有效性是否足够,如果不是,是否可以通过纳入其他技术范例来提高功能性能,这项工作首先展示了我们为假肢控制和培训而开发的混合现实系统。五个健全主体参与了类似AR和VR环境中的三维对象操作任务。在两种模式中,采用多种评价指标来评估主题性能。根据比较分析,我们发现VR辅助工具的全面效力和有效性是否足够,与常规假肢工具相比,是否足够;如果不是,那么,是否可以通过采用其他技术范例来提高功能性能,使对象能够以较短的时间执行运动性任务。进行另一项研究是评估AR辅助矫形矫形控制系统的效率和可行性。在现实世界和VRRR环境中,如果进行任何基于常规的周期的周期性评估,则可以改进正向后程环境进行。

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