康复和辅助机器人设备主观评价的现有措施的系统综述

摘要

当前研究的目的是识别和分类目前用于评估康复或辅助机器人设备的结果措施。我们使用PubMed、MEDLINE、CIRRIE和Scopus数据库对1980年至2016年1月期间评估康复或辅助机器人设备的研究进行了系统综述。总共有31篇文章符合所有入选标准。定制问卷是最常用的工具，占66.7%，而绝大多数研究(93.9%)使用未经验证的工具。这项研究揭示了缺乏一个标准的量表，这使得比较不同研究人员的结果变得困难。因此，需要一种有效和可靠的工具供预期的最终用户使用，以便对机器人设备进行主观评估。这项研究的结论是，确定了两种已经在一般辅助技术设备中得到验证的量表，它们可以支持康复或辅助机器人的主观评估范围(然而，覆盖范围有限)，以及一种新的名为PYTHEIA的量表，最近出版了。后者旨在缩小差距，帮助研究人员和开发人员评估、评估和生产满足最终用户真正需求的产品。

1.介绍

社会的老龄化和护理人员的缺乏迫使人们在日常生活中进行创新。如今，机器人有多种形式，可以以多种方式帮助残疾人。虽然在这一领域进行了大量的研究，产生了几种原型机器人，但目前普遍使用的辅助机器人很少。高成本和收益的不确定性是它们被广泛采用的主要障碍。因此，在设计阶段遵循更多的多学科方法是至关重要的。例如，只有健康受试者的工程设计往往导致系统不适用于残疾人目标人群。工程师、治疗师、理疗师、人体工程学专家以及最终用户(残疾人)应该从任何此类努力的开始就成为设计团队的一部分。为此，设计团队应该能够在开发阶段的任何阶段衡量最终用户的满意度。

测量用户满意度有助于测量产品或服务的整体质量。在开发阶段跟踪用户满意度可以帮助开发人员和研究人员确保他们所做的改变改善了为用户提供的产品/服务。在客户关系管理中，用户(或客户)满意度是衡量产品或服务满足用户期望的程度。消费者满意度在许多领域(商业、研究等)都是一个中心概念，自20世纪50年代以来一直在市场营销中占据着中心地位，并日益受到关注和重视。对这一重要性的认识导致了对消费者满意度研究的激增[1.–4.］.根据(5.我们可以区分两种不同类型的用户满意:面向过程的方法(等于预期满意和已达到的满意之间的差异)和面向结果的方法(作为从产品或服务消费后提取的属性)。对任何技术设备的评价都需要对产品/服务进行客观和主观的评价。客观评估是指不需要专业判断就能给出正确的分数，而主观评估则会产生许多不同质量的可能答案，需要专业判断才能给出分数[6.］.主观评估记录终端用户呈现的事实，这些事实显示了终端用户对正在发生的事情的感知、理解和解释，从而衡量了终端用户的满意度。下一步是适当地量化它们。

信息和通信技术（ICT）的演变[7.与纳米技术和其他科学(如医学和行为科学)一道，为帮助人们日常生活的创新技术产品和服务提供了独特的潜力。这些创新在医疗保健领域的应用，已经推动了几年前属于科学想象领域的产品。例如，机器人技术为造福残疾人的生活提供了机会(例如，作为安装在桌子或轮椅或移动底座或身体上的机械手;作为移动或通信助手;等等)。现在有许多商业产品可用于身体残疾人士的行动和操作(例如，Tek RMD [8.]和手动机械臂[9])，用于远程呈现等目的[10而其他的则由世界各地的研究机构开发。为此，研究人员正在努力收集终端用户对所开发技术的情感，以使产品符合终端用户的真实需求。

康复机器人技术是机器人技术的一个特殊分支，专注于能够帮助人们从严重的身体创伤中康复或帮助他们进行日常生活活动的机器。康复机器人在物理治疗的各个领域都有应用，在机器人假肢和其他领域都有广泛的进展。另一个重要的领域是辅助机器人，它试图结合和集成几种技术，以满足各种残疾人的需求。

以医疗保健部门为重点，护理质量和患者满意度是主要问题[11］.因此，从病人的角度来评估任何服务或设备是至关重要的。目前的研究关注的问题是，是否已经开发出任何可靠和有效的工具，从用户的角度来评估辅助或康复机器人设备。据我们所知，此前没有进行过或发表过此类研究。

2.材料和方法

2016年1月，我们检索了同行评审的已发表文献，寻找与辅助或康复机器人设备的主观评估相关的文章。这是通过互联网通过MEDLINE, PubMed, Scopus和CIRRIE进行的。在搜索中使用的关键字(使用布尔短语)包括:满意度,看法,评估,使用者,主观的,机器人,机器人的,辅助的,康复,心理测量学,测验,规模,韵律学,评价,可用性,可接受性,接受．1980年以后发表的文章被考虑作进一步研究。我们只收录了用英语发表的研究和同行评议期刊上的研究。在第一步中，我们根据标题和摘要检查了产生的出版物是否可能被纳入，同时排除了任何重复。在第二步中，在审查了摘要和标题之后，对其余出版物进行了全文审查。我们还手动搜索了这些文章的参考文献列表，以获取更多的相关资源。整个过程如图所示1.．

最初的查询返回3147个结果。在初步筛选（审查标题和摘要并删除重复项）后，该数量减少到312篇。纳入的资格标准如下：（i）研究涉及辅助或康复机器人装置（例如，社会辅助机器人、机器人控制轮椅和外骨骼装置），（ii）研究中至少使用了一种结果测量，（iii）研究应包括评估康复或辅助机器人装置的形成性、过程性或终结性评估，（iv）研究为同行评审文章（在期刊或会议上发表）和（v）文章以英语撰写。最后，所有文章都根据所提供证据的清晰度进行评估。第二阶段包括对所选文章的全文审查。排除许多文章的主要因素包括以下几点：（i）文章不是用英语写的，（ii）研究提供了评估的描述性总结，但没有提供更多细节（例如，使用的问卷/量表），（iii）研究参与者的数量非常有限（<3名参与者）或未定义，（iv）文章/研究涉及以下主题领域：生物化学、遗传学和分子生物学、数学、化学工程、社会科学、材料科学、物理学和天文学、心理学、艺术和人文科学、免疫学和微生物学、农业和生物科学、决策科学、牙科、能源、环境科学科学、商业管理和会计、化学、地球和行星科学、药理学、毒理学和药剂学，以及未定义的，（v）文章在书籍和笔记中，以及（vi）他们仅通过定量数据评估使用的技术（客观评估）.出于数据提取和分析目的，我们遵循Cochrane研究方法[12］.

使用MS Excel和EndNote X6.0.2程序对文章进行处理和组织。

3.结果

即使初始查询返回大量的文章()，只有312人(3147人中的9.914%)接受了全文审查。最终，31篇符合纳入标准的文章(占312篇文章的9.935%)被纳入审查。表格1.总结了这些研究中使用的主观测量方法。

表中列出了广泛的康复和辅助机器人设备1.(例如，轮椅、外骨骼设备、社交辅助机器人、治疗系统、远程呈现系统和触觉技术)。大部分研究是在美国(15.2%)和意大利(12.1%)进行的，其次是加拿大(9.1%)、荷兰(9.1%)、日本(9.1%)、法国(9.1%)、西班牙(9.1%)、英国(6.1%)、德国(6.1%)、韩国(3%)、葡萄牙(3%)、以色列(3%)和奥地利(3%)。

在大多数研究中，由于研究/试点测试或难以找到适合研究的合适参与者，参与研究的患者数量有限。只有一项研究有83名患者[13］.在31项研究中，有22项使用患者来评估该设备，3项招募了大学生，2项招募了医疗专业人员，其余4项使用了健康受试者。此外，其中两项研究使用健康受试者作为对照组。数字2.介绍了研究中使用的主观测量的分布。

表的最后一列1.呈现在主观测量下的每个研究中使用的项目(问题)的数量。问号“?””在表1.使用时，表示没有证据（至少据作者所知）特定的主观测量/量表有效或可靠。作者决定使用该方法，而不是将特定测量标记为无效或不可靠，因为文章报告该量表有效。但是，在检索文献后，我们没有发现关于该量表在研究中使用的语言的有效性和可靠性的证据具体研究；因此，我们决定就其在所用语言中的有效性和可靠性提出质疑。此外，在表格的最后一列中，可能出现两个用逗号分隔的值。这意味着该研究使用了两种不同的主观测量，列中的每个值代表项目数（问题）用于每个问题。

4.讨论

文献回顾对康复或辅助机器人设备的满意度和最终用户的主观评估进行了全面的调查。回顾从大量返回的文章开始()但最终缩小到312篇，其中31篇最终纳入审查。大多数文章未能满足所提出的纳入标准，因为大多数研究仅使用客观指标（如Fugl-Meyer量表）对设备进行评估[14]，改良阿什沃斯量表[15， Barthel指数[16]，以及NASA-TLX[16)和其他与研究范围和人群相关的临床测量。

令人印象深刻的是，该综述中包括的绝大多数研究(66.7%)使用定制的主观措施来评估最终用户的满意度，并评估主观使用的康复或辅助机器人设备[17–38］.然而，这个百分比并没有揭示真正的问题。一些人还应该考虑以下事实:(我)两（2）项研究[39,40]由于缺乏任何有效和可靠的主观测量工具，使用半结构化访谈。(2)两（2）项研究[13,41]采用加拿大职业表现评估(COPM) [42这是一种半访谈，能够让最终用户和治疗师就对患者重要的问题进行公开对话。它的目的是识别病人所面临的职业表现问题。在访谈过程中，治疗师试图确定患者想做、需要做、或预计要做但无法完成的日常重要工作。其他领域也涵盖，如自我护理，生产力，或休闲。如上所述，由于COPM的性质，它不能被用于各种目的的康复或辅助设备。(iii)四（4）项研究[30.,43–45]使用系统可用性量表（SUS）[46这是一个“快速而肮脏”的10项量表，用于可用性测试后的管理。不过,如此规模的措施只有基本问题的设备,不考虑其他非常重要的问题,如设备的适应性,安全的感觉,社会知觉的用户在使用该设备时,设备的各个维度,如果它符合最终用户的环境,等等。因此，这个尺度只能捕捉到基于机器人的设备所需要的主观评估的非常基本的问题。(iv)一(1)项研究[43利用了远程医疗满意度问卷-可穿戴技术(TSQ-WT) [47］.目前还没有(至少据作者所知)以任何语言发表过与本问卷的效度和信度相关的文章。因此，它不能被认为是对技术装置进行主观评价的可靠和有效的工具。（五）两（2）项研究[48,49]采用魁北克辅助技术用户满意度评价(QUEST 2.0)量表[50］.根据Holz等人的说法，QUEST 2.0是为辅助技术设计的标准化满意度评估工具[51］.此外，它已经在多个应用程序和语言中进行了有效性和可靠性测试[52,53］.尽管该量表与辅助设备一起使用，del-Ama等人[48在他们的研究中只使用了原始问卷中包含的12个问题中的7个。根据之前的分析，很明显，最终有93.9%的被回顾的研究使用了既不有效也不可靠的仪器来评估机器人设备。只有6.1%的人使用了经过验证的度量(QUEST量表)，它只能评估所需方面的一个子集(如下一段所述)。

在许多技术领域的最初几年，研究界经常使用广泛的指标，这些指标由于偏向于特定于应用的指标而不具有可比性。定义通用指标的主要困难是人类-机器人或机器人辅助应用的范围极为广泛。因此，尽管来自其他领域的指标ELD（HCI、人为因素等）可用于满足特定需求，确定可容纳整个应用空间的指标可能不可行[54］.

根据USUS的人机交互评估框架，尝试对客观和主观指标进行分类[55)的因素可用性,社会接受度,用户体验,社会影响被认为是评价因素的主要类别。每一类都分为具体的指标，可以是客观的，也可以是主观的:(我)可用性．有效性、效率、易学性、灵活性、稳健性和实用性。(2)社会认可．绩效预期、努力预期、使用技术的态度、自我效能、分组形式、依恋和互惠。(iii)用户体验.体现、情感、以人为本的感知、安全感以及与机器人的共同体验。(iv)社会影响．在生活质量、工作条件、就业和教育方面，引入机器人代理对特定社区的社会生活(考虑文化差异)的所有影响。其中，作者建议使用最终用户问卷对以下内容进行测试，这意味着可以将其视为主观因素：(我)公用事业。它是指如何使用界面来达到某个目标或执行某个任务。界面设计用于执行的任务越多，其实用性就越强。(2)绩效预期．它是一个人相信使用系统将帮助他或她在表现上获得收益的程度。(iii)工作期望．它表明用户认为系统易于使用的程度。(iv)使用科技的态度．它是人形机器人在解决工作任务时所有积极或消极的感受和态度的总和。（五）自我效能感它与一个人对自己达到目标的能力的感知有关。(vi)附件．这是一个人与另一个人或物体之间形成的情感纽带，这种纽带将他们在空间中捆绑在一起，并随着时间的推移而持续下去。（vii）互惠．它是个体对他人行为的积极或消极的反应。(八)体现它描述了一个系统与其环境之间的关系，可以通过研究不同的扰动通道（如形态）来衡量，形态对社会期望有影响。(第九)情感．情感是社会交往的重要组成部分;它必须被纳入机器人的评估和设计中。（十）安全感重要的是要研究如何设计人与机器人之间的互动，使人类能够安全地进行体验。(十一)Coexperience．共同经验描述的是个体如何在与他人社会互动的基础上发展个人经验的与物体的经验。(十二)社会影响．社会影响描述了引入机器人代理对一个特定社区的社会生活产生的所有影响——考虑到文化差异——在生活质量、工作条件、就业和教育方面。上述分类是最全面和详细的，包括在评估机器人助手时很少考虑的方面。然而，大多数研究人员在评估辅助设备/技术时倾向于使用问卷调查，提供上述领域的信息。然而，正如Bartneck等人提到的，d由于机器人的天真和制作有效问卷所需的工作量，机器人的开发人员倾向于快速编写自己的问卷[56]这种行为导致两个主要问题：第一，这些问卷的有效性和可靠性往往没有得到评估；第二，由于缺乏标准问卷，很难比较不同研究人员的结果[56]。我们的回顾性研究结果支持这一结论。似乎选择定制的问卷是机器人学评估的规则。但是，由于上述原因，现有的可用于评估康复或辅助机器人设备的问卷种类有限。

从目前的审查中得出，QUEST 2.0可能是一份可以在被检查领域使用的问卷。但是，一项以主观测量范围的最大覆盖率为目标的策略需要结合使用两份（或更多）问卷，因为QUEST 2.0只涵盖一些主观方面（主要是：安全感、感知效率和易用性）因此，我们应该查阅文献，寻找其他有效可靠的量表，这些量表适用于不同行业，并且可能适用于被检查领域。我们在参考书目中发现的其他评估和相关常用问卷是辅助技术设备倾向评估（ATDPA-）设备表[57,58]以及辅助设备的心理社会影响量表（PIADS）[59］.ATDPA-Device Form比PIADS更相关，它针对的是辅助技术的整体用户体验的评估，而PIADS只强调辅助设备的社会心理影响，而没有针对与机器人设备交互的实际体验的评估。而是这种互动对生活质量(QoL)的影响。其他问卷，如USE-IT [60]问卷从一开始就被排除在外，因为它们在参考文献中没有得到很好的评价或被研究者广泛使用。因此，QUEST 2.0问卷调查和辅助技术设备倾向评估(ATDPA-)设备表单的结合似乎涵盖了大多数理想的用户体验方面，确保了有效性和可靠性。然而，在文献中还没有确定的量表，可以很好地采用和测量康复或辅助机器人设备的个人功能。为此，作者开发并正在研究一种名为PYTHEIA的新量表，以填补已确定的空白。第一个结果在有效性和可靠性方面非常令人满意[61］.更具体地说，根据进行方差旋转的探索性因素分析(EFA)的结果，PYTHEIA仪器呈现了一个三因素模型(“独立功能”因素、“适合使用”因素和“易用性”因素)。整个克伦巴赫PYTHEIA的平均值为0.793，表明具有足够的一致性。ICC非常好（ICC=0.992，)，表明初始评估和重新评估之间的PYTHEIA总分高度一致-在两次给药的实例之间的检验表明，没有统计上显著的系统性偏差(）.皮尔森的相关系数表示参与者的反应随时间的稳定性(皮尔逊的,）.项目收敛效度检验显示，所有项目配对的项目间相关均较强或较优。皮尔森的第一个因素“独立功能”的范围从0.946到0.996，第二个因素“适合使用”的范围从0.465到0.724，第三个因素“易用性”的范围从0.354到0.732。这就证明了所有子量表的条目都与相同的结构相关。

5.结论

在本文中，我们对文献进行了系统回顾，以确定康复和辅助机器人设备主观评估的现有量表。我们发现，大多数研究都使用定制问卷或访谈，这些问卷或访谈既不是有效的也不是可靠的工具来代表主观评估e最终用户的意见和看法。因此，康复或辅助机器人设备的主观评估存在很大差距。由于缺乏基于机器人设备的主观评估标准量表/问卷，因此很难设计出完全满足预期最终用户需求的产品er改进原型，或比较不同研究人员的结果。根据审查结果，为了进一步改进康复和辅助机器人设备的主观评估，每项研究有必要（i）根据明确有效的纳入标准选择适当的目标群体作为受试者，（ii）包括足够数量的代表性受试者，（iii）对收集的数据进行统计分析，以及（iv）选择既定的方法，以便能够比较不同研究的结果。

竞争利益

作者声明，本论文的发表不存在任何利益冲突。

致谢

导致上述结果的工作已经获得了欧洲联盟根据第5号赠款协定提供的资金。600796.

工具书类

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