2/2012, Tutkimus ja innovaatiot

Sosiaalinen kaverirobotti avuksi hoitotyöhön

Johdanto

Väestörakenteen muuttuminen on haaste suomalaiselle yhteiskunnalle. Suomessa oli Tilastokeskuksen virallisen väestörakennetilaston mukaan v. 2010 lopussa 80 vuotta täyttäneitä ja tätä vanhempia henkilöitä lähes 256 000. Määrä on viisinkertaistunut viimeisen 40 vuoden aikana. Väestöllinen (demografinen) huoltosuhde on suure, jolla verrataan lasten (alle 15 vuotta) ja vanhuseläkeikäisten (yli 65 vuotta) määrää työikäisen väestön määrään. Kuva 1 kertoo kuinka rajussa muutoksessa olemme lähivuosina ja vuosikymmeninä: tällä hetkellä suhde on vähän yli 50, 2010- luvun lopulla se ylittää 60 ja 2020-luvulla se menee jo yli 70. Uusimman EU:n väestörakenneraportin mukaan Suomessa on EU-alueen vanhin väestö vuonna 2020, kun mittarina käytetään yli 65- vuotiaiden ja työikäisten välistä suhdetta (Demography report 2010, 161). Väestörakenteen lisäksi toinen hoitotyöhön vaikuttava asia on pitkäaikaissairauksien lisääntyminen. Esimerkiksi tyypin 2 diabetekseen sairastuneiden määrä kasvaa huolestuttavaa vauhtia eikä vain vanhusväestöllä. Diabetes on Suomessa myös melko yleinen lasten ja nuorten sairaus ja sairastuneiden määrä on ollut kasvussa koko 2000-luvun ajan.

Kaikki nämä muutokset tarkoittavat sitä, että hoitohenkilökuntaa tarvitaan tulevaisuudessa lisää ,ja sen ohella tarvitaan kaikkia mahdollisia teknologisia ratkaisuja, joilla voidaan avustaa pitkäaikais- sairauksien hoitotyötä ja edesauttaa vanhusten selviämistä pidempään kotona. Palvelurobotiikka on eräs keinoista, joilla haetaan apua näihin tulevaisuuden haasteisiin. Palvelu- ja kaverirobotit eivät tule korvaamaan ihmisiä hoitotyössä vaan ovat vain yksi apuväline muiden joukossa. Tässä artikkelissa kerrotaan kaverirobotin kehitystyöstä ja sen käyttökokemuksista seniorikansalaisten parissa sekä kaverirobotin sovellukseksi kehitetystä diabetes-päiväkirjasovelluksesta.

Kuva 1. Suomen väestöllinen huoltosuhde 2010 ja ennuste vuoteen 2050 (Suomen virallinen tilasto 2010)
Kuva 1. Suomen väestöllinen huoltosuhde 2010 ja ennuste vuoteen 2050 (Suomen virallinen tilasto 2010)

Sosiaaliset robotit, kaveri- ja palvelurobotit

Palvelurobotti voidaan kansainvälisen robotiikkayhdistyksen (IFR) mukaan määritellä robotiksi, joka toimii osin tai täysin autonomisesti tuottaen palveluja ihmisille tai laitteille, pois lukien tuotannolliset tehtävät (Kuivanen 1999, 140; Pieskä, Luimula, Jauhiainen & Spitz 2012). Palveluroboteilla on jo nyt monia käyttökohteita ihmisten arjen helpottamisessa, mm. viihdekäytöstä siivoukseen, ruohon- leikkaukseen, pelastustehtäviin, rakentamiseen, vartiointiin, tarkastustehtäviin, vanhusten valvontaan sekä vammaisten apuväline- ja kuntoutuskäyttöön. Palvelurobotiikka on kovassa kasvussa: IFR:n tilastojen mukaan kotikäyttöön tarkoitettuja palvelurobotteja myytiin vuonna 2010 noin 1.4 miljoonaa kappaletta ja niitä ennustetaan myytävän vuosina 2011–2014 lähes 10 miljoonaa. Microsoftin perustaja Bill Gates onkin arvioinut kotikäyttöön tarkoitettujen palvelurobottien muodostuvan seuraavan vuosikymmenen aikana lähes yhtä merkittäväksi liiketoiminnaksi kuin kotitietokoneet, joihin liittyneitä Gatesin visioita pidettiin 1980-luvulla utopistisina (Gates 2007).

Sosiaalisiin robotteihin lasketaan monenlaisia palvelurobotteja, jotka kykenevät kommunikoimaan ihmisten tai toisten robottien kanssa. Sosiaaliset robotit voidaan jakaa avustaviin robotteihin, sosiaalisesti vuorovaikutteisiin robotteihin ja näiden yhdistelmään eli sosiaalisesti vuorovaikutteisiin robotteihin (Feil-Seifer & Mataric 2005; Salem, Kopp, Wachsmuth, Rohlfing, Joublin, 2012). Kaveri- robotiksi voidaan kutsua luonnollisella ja intuitiivisella tavalla kommunikoivia palvelu- tai sosiaalisia robotteja, jotka ovat suunniteltuja pääosin henkilökohtaiseen käyttöön kodinomaisissa tiloissa (Dautenhahn, Woods, Kaouri, Walters, Koay & Werry 2005).

Centria Ylivieska on aloittanut lokakuussa 2010 Kaveri-nimisen palvelurobotin kehitystyön ranskalaisen Robosoftin 2010 markkinoille tuoman Kompai-palvelurobotin alustan pohjalta. Tavoitteena ei ole olut kehittää ihmisiä korvaavaa mekaanista hoitajaa, vaan tutkia, mitä apua palvelurobotista voisi olla hoitotyön arjessa. Robosoftin Kompai on tarkoitettu vanhusten tai vammaisten avuksi kotona tai palvelutaloissa. Se on pitkän kehitystyön tulos, jossa on kuvan 2 mukaisesti paljon sensoreita ja tekoälyä. Centriassa on kehitetty robotin suomalaista multi- modaalista käyttöliittymää, jossa perustapoina kommunikointiin ovat suomenkielinen puhe ja kosketusnäyttö. Suomenkieliseen puheentunnistukseen liittyvää käyttöliittymää on kehitetty yhteistyössä Lingsoft Oy:n kanssa.

Kaveri voikin nykyisin tehdä jo monenlaisia asioita: tunnistaa puhetta, vastata kysymyksiin, navigoida huoneissa laserskannerin pohjalta muodostamansa kartan avulla, muistuttaa lääkkeenotosta ja tapaamisista, ottaa yhteyden lääkäriin, välittää etähoitoa, pitää muistilistoja (esimerkiksi ostoslistat), lähettää sähköposteja, soittaa musiikkia tai laulaa itse. Kaveriin on tarkoitus jatkossa liittää myös langatonta tekniikkaa hyödyntäviä mittauksia. Mobiili- ja palvelurobotiikan kehittämistä tehdään Centriassa yhteistyössä mm. tokiolaisen Ochanomizun yliopiston kanssa (Komatsuzaki, Tsukada, Siio, Verronen, Luimula & Pieskä 2011). Yhteistyö on lähtenyt liikkeelle reilut pari vuotta sitten, ja sitä on jatkettu molemminpuolisten tutkijanvaihtojen avulla. Myös hollantilaisen NHL Hogeschool Leeuwardenin kanssa on tehty opiskelijaprojekteina yhteistyötä kaverirobotin kehittämisessä. Käytettävyystutkimusta mobiilirobottien käytössä on tehty yhteistyössä Oulun yliopiston Oulun Eteläisen Instituutin tutkimusryhmän kanssa (Luimula, Sääskilahti, Partala, Pieskä & Alaspää 2010).

Kuva 2. Centrian Kaveri-robotin teknologiaa
Kuva 2. Centrian Kaveri-robotin teknologiaa

Sosiaalisen kaverirobotin käyttökokemuksia

Robottia on testattu muutamalla n. 70–75-vuotiaalla henkilöllä, testauspaikkana on toiminut ammattikorkeakoulun takkahuone. Testausryhmässä oli mukana myös kaksi lähihoitajataustaista tuotantotalouden insinööriopiskelijaa, jotka toivat tutkimustilanteisiin arjen realismia. Puolelle tekstihenkilöistä olivat tietokoneet tuttuja, mutta pari henkilöä esimerkiksi käytti kosketusnäyttöä ensimmäistä kertaa. Koehenkilöt eivät kuitenkaan vierastaneet robottia, ja heiltä saatiinkin hyviä ideoita ja kehittämisehdotuksia. Laitetta on tarkoitus kokeilla myöhemmin myös palvelukodissa, jossa robotin päätarkoitus on säästää askelia hoitokodin arjessa. Kehitystyössä mukana ollut hoitoalan yrittäjä näkee palvelurobotin mahdollisia käyttökohteita löytyvän mm. tavaroiden hakuun, ovien aukaisuun, uutisten lukuun vanhuksille tai toivelaulukonsertin pitämiseen liittyen. Centrian Kaveri on ollut medialle kiinnostava kohde ja se on ollutkin runsaasti esillä lehdistössä, TV:ssä ja sähköisessä mediassa (kuva 3).

Kuva 3. Kaverirobotin testausta, kuva Yle Areenan videosta
Kuva 3. Kaverirobotin testausta, kuva Yle Areenan videosta

Centria on toteuttanut vuoden 2011 aikana testisovelluksiin myös seniorikansalaisille ja ravintola- asiakkaille muutamia pienimuotoisia pelejä. Senioreille on suunniteltu tietokilpailutyylisiä kysymyksiä, joissa käyttäjä valitsee vastausvaihtoehdoista oikean. Kysymykset on suunniteltu senioreiden arkeen tarjoten heille virikkeitä esimerkiksi kahvihetken yhteyteen. Peli sisältää myös hallintasovelluksen, jolla hyvinvointialan ammattilaiset voivat ilman ohjelmointitaitoa lisätä kysymyksiä ja vastausvaihtoehtoja. Ravintola-asiakkaille on puolestaan rakennettu peli, jossa asiakkaan on etsittävä kahdesta kuvasta eroavaisuuksia. Myös tässä tapauksessa tarjolla on hallintasovellus ravintolan henkilökunnalle. Pelin kuvamaailma on pyritty valitsemaan siten, että kuvat liittyvät ravintolan toimintaan tai alueen matkailutarjontaan. Peliä on kehitetty lasten viihdyttämiseksi ravintolassa ruoan valmistusta odotellessa.

Kaveri apuna pitkäaikaissairauksien omaseurannassa

Diabeteksen hoitoon liittyvät päivittäiset tapahtumat, kuten verensokerin mittaustulokset, hiilihydraattimäärät ja insuliiniannokset kirjataan perinteisesti käsin paperiseen päiväkirjaan. Diabeteksen hoidossa tämä omaseuranta on ensiarvoisen tärkeää mahdollisimman hyvän hoitotasapainon saavuttamisen kannalta. Omaseurannan tärkeys korostuu eteenkin lasten ja nuorten diabeteksen hoidossa, jolloin verensokerin käyttäytymiseen vaikuttavia tekijöitä on runsaasti. Näitä tekijöitä ovat mm. ravinnosta saatavat hiilihydraattimäärät, insuliiniannokset, liikunta, sairaudet ja tunnetilat. Pienten lasten kohdalla useasti päivän aikana tehtävä verensokerin mittaus on välttämätöntä, koska lapsi ei osaa välttämättä itse tunnistaa korkean tai matalan verensokerin oireita. Kattavan seurannan avulla verensokeritasapainoon vaikuttavien tekijöiden välille voidaan kuitenkin löytää riippuvuussuhteita ja niiden avulla parantaa hoitotasapainoa. Omaseurannan tuloksia tarkastellaan myös diabeteshoitajalla ja lääkärillä käyntien yhteydessä. Tällöin omaseurantaa tarkastellaan takautuvasti muutamia viikkoja käsittävältä jaksolta mahdollisia hoitoon liittyviä muutoksia mietittäessä.

Perinteisen päiväkirjan käytössä voi ongelmakohdaksi muodostua esimerkiksi merkinnöille varatun tilan riittämättömyys, kun merkintöjä tulee runsaasti. Myös epäselvästi kirjatuista merkinnöistä tehdyt virhetulkinnat ja virheelliset merkinnät voivat tuoda ongelmia. Päiväkirjaan tehdään paljon myös sellaisia merkintöjä, jotka olisivat mahdollista saada automaattisesti, kuten tapahtuman aika tai verensokerin mittaustulos. Perinteinen päiväkirja ei luonnollisestikaan pysty tarjoamaan aineiston minkäänlaista prosessointia.

Verensokerimittarit tyypillisesti näyttävät mitattujen tulosten keskiarvon, korkeimman ja matalimman tuloksen sekä mittausten lukumäärän. Mittareissa on myös toimintoja, joilla voidaan esimerkiksi merkitä mitattu tulos ennen tai jälkeen ateriaa olevaksi. Mittareista voidaan siirtää mittaustulokset tietokoneelle, jossa niistä voidaan erillisellä ohjelmalla muodostaa kuvaajia ja tehdä erilaisia yhteenvetoja. Omahoidossa hoitotasapainoon vaikuttavien tekijöiden syy- ja seuraus- suhteita mietittäessä mittarissa tietokoneelle siirretty aineisto ei edelleenkään sisällä insuliini- annoksia tai hiilihydraattimääriä. Nämä olennaiset tiedot tapahtumien ajankohtineen pitäisi käsin syöttää ohjelmistoon omaseuranta-päiväkirjasta. Pelkästään mittaustulosten siirtäminen mittarilta tietokoneelle on aikaa vievä tapahtuma, joka jää helposti tekemättä, puhumattakaan päiväkirjaan tehtyjen merkintöjen syöttämisestä ohjelmistoon.

Kaverirobotille sovellukseksi kehitettiin diabetes-päiväkirjasovellus, jonka tavoitteena on helpottaa ja kehittää diabeteksen omaseurantaa ja sitä kautta edesauttaa parempaan hoitotasapainoon pääsyä. Tätä sovellusta on mahdollista käyttää myös Android Tablet-PC:lle toteutettuna versiona. Kehittämisen perusajatuksena on ollut koota samaan aineistoon hoitotasapainoon vaikuttavat pää- tekijät mahdollisimman helppokäyttöisesti. Päiväkirjan käyttäjä syöttää tiedot kalenterinäkymään päivittäisistä insuliiniannoksista, hiilihydraattimääristä, verensokerin mittaustuloksista sekä muista hoitoon liittyvistä tärkeistä tapahtumista.

Kuva 4. Kalenterinäkymä verensokerin mittaustuloksien, hiilihydraattimäärien ja insuliiniannoksien syöttämistä varten
Kuva 4. Kalenterinäkymä verensokerin mittaustuloksien, hiilihydraattimäärien ja insuliiniannoksien syöttämistä varten

Päiväkirjasovelluksen myötä omaseurannan aineistosta voidaan helposti tuottaa eritavoin valmiiksi prosessoituja tuloksia, jotka helpottavat hoitotasapainoon liittyvien tekijöiden havaitsemista. Prosessointimahdollisuuksina ovat esimerkiksi verensokerin mittaustulosten, insuliiniannosten ja hiilihydraattimäärien keskiarvon sekä keskihajonnan laskeminen halutulle aikavälille. Omaseurantaan syötettyä aineistoa voidaan esittää tarvittaessa myös kuvaajien avulla, jossa syötetyt tulokset havainnollistuvat toisiinsa suhteutettuna kokonaisuutena.

Kuva 5. Hiilihydraattimäärät (pylväät), lyhytvaikutteiset insuliiniannokset (kapeat alueet), pitkävaikutteiset insuliiniannokset (leveät alueet) ja verensokerin mittaustulokset (käyrällä yhdistetyt pisteet)
Kuva 5. Hiilihydraattimäärät (pylväät), lyhytvaikutteiset insuliiniannokset (kapeat alueet), pitkävaikutteiset insuliiniannokset (leveät alueet) ja verensokerin mittaustulokset (käyrällä yhdistetyt pisteet)

Kehittämissuunnitelmia

Kaveri-robottiin on tarkoitus jatkossa liittää myös langatonta tekniikkaa hyödyntäviä mittauksia mm. vanhuksen terveystilan (kuume, pulssi, verensokeri) ja huoneen lämpötila- tai häkämittauksiin liittyen. Tavoitteena on myös edelleen kehittää päiväkirjasovelluksen helppokäyttöisyyttä sekä lisätä omaseurannan innostavuutta eteenkin lapsia ajatellen. Näihin tavoitteisiin ratkaisumahdollisuuksina ovat mittaustulosten langattoman tiedonsiirron käyttäminen ja peleistä tutun tekniikan soveltaminen innostajana ja uusien asioiden oppimisen tukena. Tulevaisuudessa kaverirobottiin on tarkoitus integroida myös yksinkertainen käsivarsi esim. lääkerasian tai vesilasin poimimista varten.

Centria on viime aikoina suunnitellut yhteistyötä Turun ammattikorkeakoulun kanssa. Turussa alkaa ensi syksynä tietotekniikan koulutusohjelmassa peliteknologian suuntautumisvaihtoehto. Yliopettaja Mika Luimulan johdolla turkulaiset opiskelijat pyrkivät rakentamaan niin senioreille kuin palvelualan asiakkaille ravintoloihin ja matkailukohteisiin erityyppisiä pelejä osaksi robotin palveluvalikoimaa.
Senioreiden osalta on mahdollista tehdä yhteistyötä myös tietotekniikan koulutusohjelman hyvinvointiteknologian suuntauman kanssa, joka kuuluu ns. IKITIK-konsortion. Konsortiosta löytyy vahvaa osaamista informaatio- ja kieliteknologiaratkaisujen toteuttamiseen. Kuten jo edellä on käynyt ilmi, konsortioon kuuluvan turkulaisen Lingsoft Oy:n kanssa Centria on jo aiemminkin tehnyt yhteistyötä. Matkailun osalta Turku tarjoaa sosiaalisen robotin testaamiseen runsaasti mahdollisuuksia. Sosiaalisia palvelurobotteja on maailmalla hyödynnetty tutkimuslaitosten kokeiluissa runsaasti erilaisissa opastustehtävissä. Yhteistyössä Turun ammattikorkeakoulun kanssa Centrian tutkijat uskovat kykenevänsä luomaan uuden tyyppisiä pelillisiä ominaisuuksia sisältäviä opastussovelluksia, joissa voidaan hyödyntää esimerkiksi aarteenetsinnän tai geokätkennän konsepteja.

Kirjoittajat

Sakari Pieskä, tutkimusyliopettaja, Jari Kaarela ja Ossi Saukko, kehitysinsinöörit, etunimi.sukunimi(at)centria.fi, CENTRIA tutkimus ja kehitys, Ylivieska

Mika Luimula, yliopettaja, mika.luimula(at)turkuamk.fi, Turun ammattikorkeakoulu

Dautenhahn, K., Woods, S., Kaouri, C., Walters, M., Koay, K.L., Werry, I. (2005) What is a Robot Companion – Friend, Assistant or Butler?, Proc. IROS 2005, IEEE IRS/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, August 2-6, 2005, Edmonton, Alberta Canada, pp. 1488-1493.

Demography report 2010. Older, more numerous and diverse Europeans. European Commission, March 2011. Available at: http://epp.eurostat.ec.europa.eu/cache/ITY_OFFPUB/KE-ET-10- 001/EN/KE-ET-10-001-EN.PDF

Feil-Seifer, D., Mataric, M. J., 2005. Defining Socially Assistive Robotics. Proceedings of the 2005 IEEE 9th International Conference on Rehabilitation Robotics. June 28 – July 1, 2005, Chicago, IL, USA, 465-468.

Gates, B. 2007. A Robot in Every Home. Scientific American Magazine. January 2007 Issue, 7

Komatsuzaki, M., Tsukada, K., Siio, I., Verronen, P., Luimula, M. & Pieskä, S. 2011. IteMinder: Finding items in a room using passive RFID and an autonomous robot. Proc. of 13th ACM International Conference on Ubiquitous Computing   September 17-21, 2011, Beijing, China.

Kuivanen, R. (toim.) 1999. Robotiikka. Suomen Robotiikkayhdistys, Talentum Oyj, Vantaa

Luimula, M., Sääskilahti, K., Partala, T., Pieskä, S. & Alaspää, J. 2010. Remote Navigation of a Mobile Robot in a RFID-Augmented Environment. Personal and Ubiquitous Computing 14, 125-136.

Pieskä, S. Luimula, M. Jauhiainen, J. & Spitz, V. 2012. Social Service Robots in Public and Private Environments. 12th WSEAS International Conference on Robotics, Control and Manufacturing Technology (ROCOM ’12), Rovaniemi, Finland.

Salem, M., Kopp, S., Wachsmuth, I., Rohlfing, K., Joublin, F. 2012. Generation and Evaluation of Communicative Robot Gesture. International Journal of Social Robots, Available at: DOI 10.1007/s12369-011-0124-9

Suomen virallinen tilasto 2010. Väestörakenne [verkkojulkaisu]. ISSN=1797-5379. vuosikatsaus 2010, Liitekuvio 2. Väestöllinen huoltosuhde 1950–2010 ja ennuste 2011–2050 . Helsinki: Tilastokeskus [viitattu: 26.4.2012]. Saantitapa: http://www.stat.fi/til/vaerak/2010/01/vaerak_2010_01_2011-09- 30_kuv_002_fi.html

Edellinen artikkeliSeuraava artikkeli

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *