Les ingénieurs du MIT créent une barre électronique au robot Elder Assist pour empêcher les chutes à la maison

Six scénarios d’assistance avec un prototype d’un robot développé au MIT. Rangée supérieure: entrer et sortir d’une baignoire, se pencher pour atteindre des objets et attraper une chute. Rangée inférieure: transition assis sur stand à partir des toilettes, levant une personne du sol et l’aide à la marche. | Image gracieuseté des chercheurs du MIT

Un groupe d’ingénieurs du MIT travaille sur des robots pour aider à relever les défis des soins aux États-Unis que l’équipe a construit et testé le robot d’assistance corporelle âgé, ou une barre électronique, un robot mobile conçu pour soutenir physiquement les personnes âgées et les empêcher de tomber alors qu’ils se déplacent dans leurs maisons.

La population américaine est plus ancienne qu’elle ne l’a jamais été. Aujourd’hui, l’âge médian du pays est de 38,9, ce qui est près d’une décennie de plus qu’en 1980. Et le nombre d’adultes âgés de plus de 65 ans devrait ballon de 58 millions à 82 millions d’ici 2050. Le défi de s’occuper des personnes âgées – au milieu des pénuries de soins des soins, de la montée en puissance des frais de santé et des structures de la famille en évolution – est un problème sociétal de manière croissante et urgente,, les chercheurs en évolution.

E-Bar agit comme un ensemble de guidon robotique qui suivent une personne par derrière. Un utilisateur peut marcher indépendamment ou s’appuyer sur les bras du système pour le support.

Le robot peut soutenir le poids total de la personne, le faisant passer de la séance à la position debout et vice versa le long d’une trajectoire naturelle. Et les bras du robot peuvent les attraper en gonflant rapidement des airbags latéraux s’ils commencent à tomber.

Avec leur conception, les chercheurs espèrent empêcher les chutes, qui sont aujourd’hui la principale cause de blessure chez les adultes de 65 ans et plus.

«De nombreuses personnes âgées sous-estiment le risque de chute et refusent d’utiliser des aides physiques, qui sont lourdes, tandis que d’autres surestiment le risque et peuvent ne pas faire de l’exercice, conduisant à la mobilité réduite», a déclaré Harry Asada, professeur d’ingénierie Ford Mit. «Notre concept de conception est de fournir aux personnes âgées ayant une déficience d’équilibre avec un guidon robotique pour stabiliser leur corps. Le guidon va n’importe où et fournit un soutien à tout moment, chaque fois qu’ils en ont besoin.»

Les chercheurs privilégient les besoins des patients, les désirs dans la conception du robot

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Le groupe d’Asada au MIT développe une variété de technologies et d’aides robotiques pour aider les personnes âgées. Ces dernières années, d’autres ont développé des algorithmes de prédiction d’automne et conçu des appareils d’assistance, notamment des marcheurs robotiques, des airbags portables et auto-infranchants et des cadres robotiques qui garantissent une personne avec un harnais et se déplacent avec eux pendant qu’ils marchent.

«Je pense que Eldercare est le prochain grand défi», a déclaré le concepteur E-Bar Roberto Bolli, un étudiant diplômé du département de génie mécanique du MIT. «Toutes les tendances démographiques soulignent une pénurie de soignants, un surplus de personnes âgées et un fort désir pour les personnes âgées de vieillir. Nous le voyons comme une frontière inexplorée en Amérique, mais aussi comme un défi intrinsèquement intéressant pour la robotique.»

Dans la conception de E-Bar, Asada et Bolli visaient un robot qui effectue essentiellement trois tâches: fournir un soutien physique, empêcher les chutes et se déplacer en toute sécurité et discrètement avec une personne. De plus, ils cherchaient à supprimer tout harnais, pour donner à un utilisateur plus d’indépendance et de mobilité.

« Les personnes âgées ne aiment pas porter massivement les harnais ou les appareils d’assistance », a déclaré Bolli. « L’idée derrière la structure de la barre électronique est, elle fournit un support de poids corporel, une assistance active avec la démarche et une capture de chute tout en étant complètement dégagé à l’avant. Vous pouvez simplement sortir à tout moment. »

L’équipe a cherché à concevoir un robot spécifiquement pour le vieillissement en place à la maison ou à aider dans les établissements de soins. Sur la base de leurs entretiens avec les personnes âgées et leurs soignants, ils ont proposé plusieurs exigences de conception. Ceux-ci comprenaient que le robot devait passer par les portes de la maison, permettre à l’utilisateur de faire une foulée complète et de soutenir son poids total pour aider à l’équilibre, à la posture et aux transitions de la séance à la position debout.

Bolli et Asada présenteront un article détaillant la conception de la barre électronique à la conférence IEEE sur la robotique et l’automatisation (ICRA) la semaine prochaine.

En savoir plus sur la conception de la barre électronique

Le système d’assistance comprend des airbags gonflables, une fourche en forme de U avec un guidon vertical, une base de conduite à l’énergie omnidirectionnelle, un système de libération pneumatique rapide et une liaison de 18 barres alimentée pour élever et abaisser la fourche. | Image gracieuseté des chercheurs du MIT

Le robot se compose d’un lourd 220 lb. Base dont les dimensions et la structure ont été optimisées pour soutenir le poids d’un humain moyen sans pourboire ni glissement. Sous la base se trouve un ensemble de roues omnidirectionnelles qui permettent au robot de se déplacer dans n’importe quelle direction sans pivot, si nécessaire.

Les scientifiques du MIT ont comparé le mouvement aux roues d’une voiture se déplaçant pour glisser dans un espace entre deux autres voitures, sans parking parallèle.

L’étendue de la base du robot est un corps articulé fabriqué à partir de 18 barres interconnectées ou liens. Ceux-ci peuvent se reconfigurer comme une grue pliable pour soulever une personne d’une position assise à la position debout, et vice versa. Deux bras avec un guidon s’étendent du robot en forme de U, contre lesquels une personne peut se soutenir et s’appuyer si elle a besoin d’un soutien supplémentaire.

Enfin, chaque bras du robot est intégré à des airbags fabriqués à partir d’un matériau doux qui peut gonfler instantanément pour attraper une personne si elle tombe, sans provoquer d’ecchymoses sur l’impact. Les chercheurs ont affirmé que la barre électronique est le premier robot capable d’attraper une personne qui tombe sans dispositifs portables ou d’utiliser un harnais.

Ils ont testé le robot dans le laboratoire avec un adulte plus âgé qui s’est porté volontaire pour utiliser le robot dans divers scénarios de ménage. L’équipe a constaté que E-Bar pouvait soutenir activement la personne alors qu’elle se penchait pour ramasser quelque chose du sol et s’étendait pour atteindre un objet sur une étagère – des tâches qui peuvent être difficiles à faire tout en maintenant l’équilibre. Le robot a également pu soulever la personne vers le haut et sur la lèvre d’une baignoire, simulant la tâche de sortir d’une baignoire.

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Les chercheurs du MIT regardent vers l’avenir

Dans sa version actuelle, le robot fonctionne via une télécommande. Dans les futures itérations, l’équipe du MIT prévoit d’automatiser une grande partie de la fonctionnalité du bot, ce qui lui permet de suivre et d’aider physiquement un utilisateur physiquement. Les chercheurs travaillent également sur la rationalisation de l’appareil pour le rendre plus mince et plus maniable dans les petits espaces.

Bolli a noté qu’un design comme E-Bar conviendrait à une utilisation à la maison par des personnes âgées qui ont encore un degré modéré de force musculaire mais nécessitent des dispositifs d’assistance pour les activités de la vie quotidienne. « Voir la technologie utilisée dans des scénarios réels est vraiment excitant », a-t-il déclaré.

Dans leur article actuel, les chercheurs n’ont incorporé aucune capacité de prédiction des chutes dans le système d’airbag d’E-BAR. Mais un autre projet du laboratoire d’Asada, dirigé par l’étudiant diplômé Emily Kamienski, s’est concentré sur le développement d’algorithmes avec l’apprentissage automatique pour contrôler un nouveau robot en réponse au niveau de risque d’automne en temps réel de l’utilisateur.

Parallèlement à E-Bar, Asada voit différentes technologies dans son laboratoire comme fournissant différents niveaux d’assistance aux personnes à certaines phases de la vie ou de la mobilité.

Ce travail a été soutenu, en partie, par la National Robotics Initiative et la National Science Foundation.

L’équipe travaillant sur la rationalisation de la barre électronique, comme illustré, pour rendre l’appareil plus mince et plus maniable dans les petits espaces. | Image gracieuseté des chercheurs du MIT