建置具人工智慧的中風復健及高齡者重
心訓練平衡系統
組員:
陳宥蓉、謝汝臻、張旭里、李城宇、廖楚皓、彭依允
指導老師 : 陳勇國 老師
Introduction
此「人工智慧重心平衡訓練儀」主要是針對中風復健病患以及高齡者,設計的,一套提供中風病患的具備偵測和訓練重心平衡的復健遊戲。
軟體系統:以遠端資料庫連線方式,在Android系統上開發。讓其醫生可以透過遠端分析老人或病患的平衡狀態。本系統分為兩個階段,第一個階為「斷診評量」期,第二階段為「遊戲訓練」期。「斷診評量」期主要是讓最初使用者,用來評估其前後左右的平衡狀態,再玩一陣子遊戲後,利用相關資料分析演算,提供適合他的遊戲。「遊戲訓練」是在知道使用者的平衡狀態以後,提供他最適合的遊戲。
硬體系統:包含(一)電子偵測和顯出設備:用ADXL3xx Accelerometer作為平衡感測儀(sensor),用嵌入系統arduino的ARM處理器作為前端感測器的控制、運算和傳輸,到後端android系統面版當顯示器和操控器;和(二)改良「平衡踩踏板遊戲機」,的踩踏控制,讓本來只能應用在「年輕人」的「運動遊戲機」,衍化成為「老者」或「中風患者」的「平衡系統偵測訓練儀器」。透過搭配軟體系統,協助中風病患的復健訓練,來改善中風患者的身體機能和復健治療。並協助老者平衡訓練,進而減緩小腦的痿縮。作為簡易、便宜和具有物聯網的工能,開發人工智慧結合醫療的智能醫療。
專題介紹
高齡者的頭腦退化或中風會導致神經感應退化及肌肉萎縮,進而產生重心不穩,導致平衡功能喪失。在台灣約有25%高齡者因跌倒傷害導致直接或間接死亡,而重心平衡不協調為跌倒的重要原因;許多高齡者以及中風患者長年不良於行,每天為了到醫院復健甚至必須動員全家,路途遙遠且運送困難,這對他們來說是一種夢魘。
因此我們決定開發出一套「遠距」居家平衡訓練系統,幫助高齡者或病患做為其復健及紀錄的工具,可以加強其肌肉功能及神經反應,進而減少跌倒發生率。
在BIODEX攜帶式平衡訓練儀中,可以發現這個平衡訓練儀雖然有便攜性以及較不佔用空間,但卻減少了安全性,這對此套系統針的使用者來說是相當不利的;而SMART BALANCE MASTERY的大體積以及安全帶的設置,則是大大的增加了安全性,但對於空間的佔用以及儀器的搬運都造成了相當大的問題。互動式平衡訓練機的便攜性及不佔用空間是這三個案例之中最佳的,但也是安全性最低的。
互動式平衡訓練機是這三個案例中有設置互動性遊戲的裝置,這對於增加使用者使用意願上有著不少提升,而我們的「重心平衡訓練和評量」機將針對其他案例中空間的佔用、安全性以及互動性進行改良以及取得其中的平衡,以達到開發出一套兼顧安全、互動及空間的平衡訓練系統,未來將運用於老人及中風患者的平衡訓練及復健上。
軟體: 我們遇到的問題大多為程式編寫困難,還有對於系統的建置及Arduino連接平板的程式比預期上的更難蒐集資料及完成,所以只能上網多查詢相關資料或和老師討論。
硬體: 由於建模出來的體積龐大,且整體耐重、設計須多方面考量,所以對於材料的運送以及材質的選用多花了不少時間討論
進度: 在中後期進度有稍微延遲,為了避免延遲得更嚴重,組員們互相叮嚀,遇到問題立即提出討論解決辦法或直接向老師請教。
中風患者以及重心不平衡的老者可以透過此平衡訓練儀改善問題,降低再次跌倒的機率,如未來有機會成功推廣出去,會與廠商洽談如何製作此產品並上市。與醫院合作作為復健儀器、申請「平衡板踩踏改良」專利、一個重心平衡測量模式和定義。
在實際操作過程中,不管是軟體或硬體都會遇到困難。前期撰寫遊戲腳本時,因為還不太了解如何設計,透過參考別人已開發的遊戲製作,從中學習並成。Arduino的程式端也遇到了不少問題,連接及資料的傳輸在執行上比預期困難得多,對於這方面組員也是完全沒有接觸過,花了非常大量的時間在處理與解決這個問題。
在粉絲團的管理上,原本認為相較簡單的工作,當真的親自執行時,才發現不是想像中的容易,貼文不僅僅是簡單的幾句話,而是需要透過研究許多大大小小的文章與論文,才能夠製作出一篇有效行銷的文章,還有要如何推廣也是一門很大的學問。
後期硬體組裝,因原先負責此項目的組員受傷,所以後續工作只好由其他成員接手,但配合的工廠進度的拖延,加上尺寸做錯訂購的材料也有耽誤時間,所以嚴重拖累了測試進度。
經過漫長的作業時間,因為組員都不是程式組的,在執行許多項目時都必須花更多時間來完成,我們都是在過程中學習與成長,此次的專題製作要感謝陳勇國老師提供的各種協助及教學,也要感謝組員的配合才能讓專題製作能夠順利完成。
產品介紹影片
團隊介紹
One Percent
陳宥蓉
謝汝臻
張旭里
李城宇
廖楚皓
彭依允
組員介紹

陳宥蓉
企劃書撰寫、成果整理、網站製作

謝汝臻
遊戲畫面製作、Login 畫面製作、網站製作

張旭里
粉絲團管理、硬體設備組裝、網站製作

李城宇
Arduino系統與遊戲程式編寫、程式整合、網站製作

廖楚皓
硬體組裝

彭依允
硬體組裝、美術設計
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