The rising number of the elderly incurs growing concern about healthcare, and in particular rehabilitation healthcare. Assistive technology and assistive robotics in particular may help to improve this process. We develop a robot coach capable of demonstrating rehabilitation exercises to patients, watch a patient carry out the exercises and give him feedback so as to improve his performance and encourage him. The HRI of the system is based on our study with a team of rehabilitation therapists and with the target population.The system relies on human motion analysis. We develop a method for learning a probabilistic representation of ideal movements from expert demonstrations. A Gaussian Mixture Model is employed from position and orientation features captured using a Microsoft Kinect v2. For assessing patients' movements, we propose a real-time multi-level analysis to both temporally and spatially identify and explain body part errors. This analysis combined with a classification algorithm allows the robot to provide coaching advice to make the patient improve his movements. The evaluation on three rehabilitation exercises shows the potential of the proposed approach for learning and assessing kinaesthetic movements.


翻译:越来越多的老年人对医疗保健,特别是康复保健越来越感到关切。辅助技术和辅助机器人尤其可以帮助改善这一进程。我们开发一个机器人教练,能够向病人演示康复练习,观察病人进行锻炼,并给予他反馈,以便提高他的性能和鼓励他。该系统的HRI以我们与康复治疗师小组和目标人群的研究为基础。该系统依靠人类运动分析。我们开发了一种方法,从专家演示中了解理想运动的概率。从微软Kinect v2所捕捉的位置和定向特征中采用了高斯混合模型。为了评估病人的动作,我们提议进行实时多层次分析,以便从时间和空间上查明和解释身体部分错误。这一分析与分类算法相结合,使机器人能够提供辅导性建议,使病人的动作得到改善。对三次康复练习的评估显示了拟议的学习和评估运动的方法的潜力。

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