Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29986
ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-4713-1783
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: An Augmented Reality-based Telerehabilitation Architecture for Supporting the Training of Powered Wheelchair Users
Alternate title (s): Uma arquitetura de telerreabilitação baseada em realidade aumentada para apoiar o treinamento de usuários de cadeiras de rodas motorizadas
Author: Caetano, Daniel Stefany Duarte
First Advisor: Lamounier Júnior, Edgard Afonso
First coorientator: Naves, Eduardo Lázaro Martins
First member of the Committee: Cardoso, Alexandre
Second member of the Committee: Yamanaka, Keiji
Third member of the Committee: Souza, Alessandra Cavalcanti de Albuquerque e
Fourth member of the Committee: Brega, Jose Remo Ferreira
Summary: Muitas pessoas em todo o mundo estão vivenciando uma diminuição de sua mobili- dade como resultado de envelhecimento, acidentes e doenças degenerativas. Em muitos casos, uma cadeira de rodas motorizada (CRM) é uma ajuda alternativa. Atualmente, no Brasil, os pacientes podem receber uma CRM do Sistema Único de Saúde, seguindo os critérios de prescrição. No entanto, eles não têm um treinamento prévio apropriado para dirigir a CRM. Conseqüentemente, os usuários podem sofrer acidentes, pois um protocolo de treinamento personalizado não está disponível. Além disto, devido a limi- tações financeiras e / ou de saúde, muitos usuários não podem comparecer a um centro de reabilitação. Para superar essas limitações, desenvolvemos uma arquitetura de sistema de telereabilitação com Realidade Aumentada (RA) baseado no PMRT (Power Mobility Road Test), para apoiar o treinamento de usuários de CRM. Nesse sistema, os terapeutas podem personalizar e avaliar remotamente as tarefas de treinamento e o usuário pode realizar o treinamento em condições mais seguras. O fluxo de vídeo e a transferência de dados entre cada ambiente foram possíveis através do UDP (User Datagram Protocol). Para avaliar e apresentar o potencial da arquitetura do sistema, foi realizado um teste preliminar de três participantes com lesão medular. Eles realizaram três protocolos básicos de treinamento definidos por um terapeuta. As seguintes métricas adotadas para avaliação foram: número de comandos de controle; tempo decorrido; número de colisões e biossinais. Além disso, um questionário foi usado para avaliar os recursos do sistema. Os resultados demonstram as necessidades específicas dos indivíduos que usam uma CRM, graças às métricas adotadas (qualitativas e emocionais). Além disso, os resultados mostraram o potencial do sistema de treinamento com protocolos personalizáveis para atender a essas necessidades. A avaliação do usuário demonstra que a combinação de técnicas de RA com adaptações PMRT aumenta o bem-estar do usuário após as sessões de treinamento. Além disso, esta experiência de treinamento ajuda os usuários a superar seus problemas de deslocamento, bem como a apontar desafios antes do uso em larga escala. A arquitetura de sistema proposta, permite estudos adicionais sobre a telerreabilitação de usuários de CRM.
Abstract: Many people worldwide have been experimenting a decrease in their mobility as a result of aging, accidents and degenerative diseases. In many cases, a Powered Wheelchair (PW) is an alternative help. Currently, in Brazil, patients can receive a PW from the Unified Health System, following prescription criteria. However, they do not have an appropriate previous training for driving the PW. Consequently, users might suffer accidents since a customized training protocol is not available. Nevertheless, due to financial and/or health limitations, many users are unable to attend a rehabilitation center. To overcome these limitations, we developed an Augmented Reality (AR) Telerehabilitation System Architecture based on the Power Mobility Road Test (PMRT), for supporting PW user’s training. In this system, the therapists can remotely customize and evaluate training tasks and the user can perform the training in safer conditions. Video stream and data transfer between each environment were made possible through UDP (User Datagram Protocol). To evaluate and present the system architecture potential, a preliminary test was conducted with 3 spinal cord injury participants. They performed 3 basic training protocols defined by a therapist. The following metrics were adopted for evaluation: number of control commands; elapsed time; number of collisions; biosignals and a questionary was used to evaluate system features by participants. Results demonstrate the specific needs of individuals using a PW, thanks to adopted (qualitative and emotional) metrics. Also, the results have shown the potential of the training system with customizable protocols to fulfill these needs. User’s evaluation demonstrates that the combination of AR techniques with PMRT adaptations, increases user’s well-being after training sessions. Furthermore, a training experience helps users to overcome their displacement problems, as well as for appointing challenges before large scale use. The proposed system architecture allows further studies on telerehabilitation of PW users.
Keywords: Powered Wheelchair Training
Augmented Reality
Telerehabilitation
Power Mobility Road Test
Biosignals
Treinamento em Cadeira de Rodas Motorizada
Realidade Aumentada
Telerreabilitação
Power Mobility Road Test
Biosinais
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Subject: Engenharia elétrica
Language: eng
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: CAETANO, Daniel Stefany Duarte. An Augmented Reality-based Telerehabilitation System Architecture or Supporting the Training of Powered Wheelchair Users. 2020. 157. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.622
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.622
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29986
Date of defense: 26-Aug-2020
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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