Developing a fitness coach robot for elderly people in assisted living environments

Abstract

Çevre destekli yaşam, yaşlı kişilerin sürekli bir sağlık personeli gözetimi altında olmaksızın, akıllı teknolojiler yardımı ile yaşlılığın getirdiği fiziksel ve sosyal etkilerin yarattığı problemlere çözüm sunmak ve kişilerin yaşam kalitelerini artırmak için oluşturulmuş bir kavramdır. 'Sağlıklı yaşlanma' olarak da özetlenebilen bu konsept çerçevesinde öncelikli amaç, yaşlı kişilerin sağlık hizmetleri için koruyucu bir yaklaşım izleyerek kişinin fiziksel ve zihinsel sağlığını devam ettirebilmesidir. Fiziksel ve zihinsel sağlığın korunması düzenli egzersiz hareketlerinin yapılmasıyla mümkündür. Bu çalışmada, bahsedilen teknolojinin bir parçası olarak, yaşlı kişilere günlük egzersiz hareketlerinde yardımcı olabilecek bir egzersiz eğitmeni robotu geliştirilmesi amaçlanmıştır. İnsan ve robot arasındaki etkileşim senaryosu temel olarak iki farklı kısımdan oluşmaktadır. İlk kısımda, robot bir dizi egzersiz hareketleri sergileyen egzersiz eğitmeninin hareketlerini analiz ederek bu hareketleri nasıl yapması gerektiğini öğrenecektir. İkinci kısımda ise, robot eğitmenden öğrendiği bu hareketleri yaşlı kişinin karşısında yaparak ona gösterecek ve ondan kendisini tekrar etmesini isteyecektir. Kişinin hareketleri doğru yapıp yapmaması üzerine geri bildirimlerde bulunarak istenilen performansın elde edilebilmesi için yaşlı kişiye yardımcı olacaktır. Robotun yapması planlanan egzersiz hareketleri gerçek dünya ile benzerlik taşıması açısından bir huzur evinde gerçekleştirilen toplu egzersiz seansları sırasında sergilenen hareketlerden seçilmiştir. Çalışmamızda Aldebaran şirketi tarafından üretilen insansı robot Nao ve insan hareketlerini analiz edebilmek için Microsoft Kinect algılayıcısı kullanılmıştır.

Ambient assisted living is a concept that summarizes the effort to create intelligent technologies to help elderly people to live without constant supervision by costly health personnel, as well as to improve their quality of life by offering solutions to typical problems related with age and its physical and social implications. The primary goal in this endeavor is to develop a preventive approach of health care for elderly, sometimes summarized by the concept of 'successful aging', where the subject retains and sustains his physical and mental well-being. Both physical and mental health require regular activity (possibly in the form of regular exercises) for this purpose. In this study, we aim to develop a fitness coach robot which can help elderly people in their daily physical activities. The overall scenario includes two different parts. First, a human supervisor performs fitness motions and the robot will learn them by analyzing the behavior of the demonstrator. In the second part the robot performs the learned gestures to the best of its abilities, and while monitoring the elderly subject with an RGB-D camera, provides verbal guidance to complement the visual display, correcting gestures on the fly. The gestures were selected from an actual training programme at an elderly care home in order to create a real world scenario. A humanoid robot, Nao, is used for this study and a 3D depth sensor, Microsoft Kinect sensor is utilized to analyze human gestures.