Resumen de Ayuda a personas mayores con un robot social: estimulación cognitiva
Los países desarrollados se enfrentan a un envejecimiento progresivo de la población, debido al descenso de la tasa de natalidad y al aumento de la esperanza de vida. En estas sociedades, asegurar el bienestar de un porcentaje muy elevado de personas mayores plantea grandes problemas económicos y sociales. Además, gran parte de estos mayores desean alargar en la medida de lo posible su vida independiente, residiendo en sus propios domicilios, y así mantener su calidad de vida.
Esto implica un aumento en los recursos dirigidos a la ayuda y asistencia de personas mayores en el entorno doméstico, tanto a nivel económico como social. Es por ello, que poco a poco están apareciendo nuevas líneas de investigación y desarrollo para poder ayudar a las personas de la tercera edad con el uso de la tecnología.
Gracias al gran desarrollo tecnológico de estos últimos años, cada vez han ido apareciendo un mayor número de robots. Éstos, ya no están solamente destinados para su utilización en fábricas, sino que existen otros muchos orientados para su empleo en nuestro entorno más cotidiano, como en hogares, oficinas, tiendas, hospitales, etc. Esto ha dado lugar a la creación de robots sociales con fines asistenciales, lúdicos e incluso afectivos.
En los últimos años la creación de robots para uso geriátrico, así como el número de estudios e investigaciones en este campo, se encuentra en auge. Sin embargo, gran parte de estos robots se limitan a ser prototipos de laboratorio o a periodos cortos de tiempo de interacción con los usuarios finales, sin llegar a suponer realmente esa ayuda diaria que el anciano necesita.
Los robots sociales utilizados para interaccionar con mayores han sido diseñados con múltiples tipos de morfología o diseños dependiendo en gran medida de la funcionalidad para la cual fuesen creados y las distintas tareas que deben desempeñar, pero sobre todo teniendo en cuenta su interacción tanto con el usuario como con su entorno.
Es importante mencionar que este sector de la población abarca personas que por lo general son ajenas a nuevas tecnologías, por lo que una de las mayores preocupaciones de cara a diseñar o utilizar un robot para interactuar con ancianos debe ser que su apariencia sea lo más amigable posible, evitando crear rechazo por parte del anciano.
Por otra parte, las personas mayores suelen enfrentarse a situaciones complicadas debido a problemas relacionados con la soledad, las limitaciones físicas, el deterioro cognitivo, su implicación en la sociedad, alteraciones conductuales, etc., y estos robots tratan de ayudarlos en estos aspectos.
La demencia representa una de las principales causas de discapacidad y dependencia no sólo entre las personas mayores, sino también en referencia al resto de la población. Esto provoca que se necesite una cantidad considerable de recursos implicados en la ayuda domiciliaria o en instituciones para asistir y ayudar en especial a estas personas y a sus respectivos cuidadores.
Teniendo en cuenta esto, el primer objetivo principal de esta tesis fue definir las características y funcionalidades de un robot social para interaccionar y ayudar a mayores con un deterioro cognitivo leve de manera diaria, abarcando aquellas tareas que requieran de su ayuda en el entorno doméstico.
Para esto se llevaron a cabo varias reuniones con distintos expertos con el fin de evaluar las funcionalidades, el aspecto físico y el sistema de interacción que debía tener el robot, definiendo los escenarios concretos en los que estas funcionalidades se podrían desarrollar. Para ello, se contó con la ayuda de diferentes expertos de las materias involucradas, tanto en el ámbito de la geriatría como en el de la robótica.
Tras la definición de los distintos escenarios de uso para la nueva plataforma robótica, se realizó un análisis de viabilidad de cada uno de ellos teniendo en cuenta aspectos técnicos, sociales y psicológicos.
Esto sirvió como punto de partida para la construcción de un primer prototipo robótico llamado Mini, en cuyo desarrollo participaron los distintos miembros del grupo de robótica social del RoboticsLab de la Universidad Carlos III de Madrid.
Mini es un robot social de sobremesa de tamaño reducido y cubierto de peluche, con el fin de parecer un robot tierno y amigable. Mide aproximadamente 50 cm de alto y 30 cm de ancho y pesa aproximadamente 5kg. Mini no es capaz de desplazarse ya que se encuentra fija a una base, aunque cuenta con 5 grados de libertad para mover brazos, cabeza y tronco.
Es capaz de expresarse mediante voz y gestos, incluyendo dispositivos luminosos. De igual forma, puede obtener información del entorno a través de un micrófono, sensores de tacto y cámara. Además cuenta con una tableta externa, la cual permite mostrar diferente contenido multimedia, así como menús para que el usuario interactúe con el robot a través de ella.
En paralelo con la construcción e implementación de funcionalidades del robot Mini, se llevó a cabo un estudio con 24 cuidadores no profesionales con el fin de evaluar el nivel de utilidad de los escenarios planteados. En este estudio, los escenarios de estimulación fueron los mejor puntuados, ya que son escenarios que un cuidador no profesional no puede abarcar sin la ayuda de un profesional al no disponer del conocimiento necesario para llevarlos a cabo. Por otro lado, los escenarios de asistencia personal fueron los peores calificados, ya que representan tareas en las que el robot ayuda al anciano en su día a día, pero que, en gran parte de los casos, implican que el cuidador sea el que supervise la acción, por lo que consideraron que ese papel lo podía desarrollar mucho mejor una persona directamente, sin la necesidad de un robot.
El primer prototipo construido fue probado con usuarios de un centro de día, con el fin de analizar las primeras impresiones de los participantes al interaccionar con el robot en sesiones grupales, así como para observar posibles problemáticas referentes a la interacción, como la falta de proactividad que presentaba el robot, y orientar las investigaciones hacia aquellos escenarios que obtuviesen una mejor realimentación por parte de los usuarios y de los responsables del centro.
Tras estas pruebas se llegó a la conclusión de que la implementación del escenario de Estimulación cognitiva en el robot Mini podía abrir un amplio abanico de posibilidades. Esto se sumó al hecho de que, al analizar los robots existentes orientados a este colectivo, se observó la falta de definición de un programa completo de estimulación cognitiva como parte de las funcionalidades abarcadas, incluyendo además los distintos modos de interacción propios de un robot social. Es por ello, que el segundo objetivo principal definido para el desarrollo de esta tesis fue desarrollar un programa terapéutico de estimulación cognitiva usando el robot Mini como principal plataforma de interacción.
De cara al desarrollo de este programa, se hizo necesario un análisis de los principales métodos ya existentes, tanto tradicionales como aquellos que hacen uso de nuevas tecnologías, y de las ventajas y desventajas que podía suponer el uso de Mini para ese fin, ya que la estimulación cognitiva con robots representa una técnica muy novedosa en este ámbito.
A partir de este análisis, se presenta una propuesta de programa terapéutico de estimulación cognitiva, considerando aspectos terapéuticos y técnicos. Para ello, se ha tenido en cuenta que Mini está orientada a interactuar con una persona mayor en su domicilio durante el día, lo que abre la posibilidad del diseño de un programa de estimulación cognitiva en el que el tratamiento diario del usuario pueda ser llevado a cabo de manera distribuida. De esta forma, la realización de ejercicios no se limita a una única sesión llevada a cabo durante el día, sino que se plantea la posibilidad de poder realizar este tratamiento diario a través de sesiones más cortas distribuidas a lo largo del día, intercalándolas con otras actividades, como pueden ser actividades de entretenimiento, evitando de esa forma cansar al usuario en sesiones prolongadas que le exijan mantener su atención de manera excesiva. Esto contrasta con las técnicas tradicionales, en las que se suele concentrar la estimulación en unas pocas sesiones cada semana, realizadas además fuera del domicilio de la persona mayor.
El que la estimulación cognitiva pueda realizarse de forma distribuida, y no concentrada en unas pocas sesiones como se hace tradicionalmente, ha hecho necesario definir un método novedoso para pautar la terapia. Estas sesiones distribuidas son definidas a partir de un tratamiento semanal que debe pautar el terapeuta, en base al cual, el robot debe ser capaz de determinar los distintos tratamientos diarios a llevar a cabo.
Para esto, se ha introducido el concepto de actuación. Con el fin de diseñar el tratamiento semanal del usuario, el terapeuta debe definir una serie de actuaciones a llevar a cabo durante ella. Cada actuación representa un bloque de ejercicios que se deben realizar teniendo en cuenta la función cognitiva que ejercitan, su nivel, su prioridad frente a otras actuaciones y la frecuencia con la que se tienen que realizar a lo largo de la semana.
Cada una de estas actuaciones vendrá limitada por un número de ejercicios a realizar o por un tiempo de trabajo que el usuario debe alcanzar realizando ejercicios del tipo definido. Una vez creado el tratamiento semanal que el terapeuta debe definir a través de una interfaz externa al robot, el tratamiento diario es diseñado realizando una selección de las actuaciones a llevar a cabo ese día, teniendo en cuenta parámetros como la prioridad, la frecuencia y el tiempo total de tratamiento que el usuario debe alcanzar.
Dado que cada persona mayor tiene gustos y capacidades diferentes, los desarrollos llevados a cabo en el robot se han hecho de forma que permitan un alto grado de adaptación a las particularidades de cada usuario. Esta adaptación la debe realizar de forma remota personal especializado en asistencia geriátrica. Para facilitar esta labor, el robot almacena información relevante de las actividades que la persona mayor realiza con él, en particular las relacionadas con la estimulación cognitiva, a fin de que los terapeutas puedan monitorizar la evolución del usuario y ajustar en base a ellas el comportamiento del robot.
Para llevar a cabo la implementación del programa de estimulación cognitiva en el robot Mini, ha sido necesario crear un paquete denominado cognitive_stimulation implementado en el entorno de ROS. Dentro de este paquete, coexisten tres habilidades distintas, cada una responsable de gestionar un nivel concreto de la habilidad general de estimulación cognitiva.
• En primer lugar, se tiene el Gestor Principal, programa encargado de gestionar la elección de las sesiones o ejercicios individuales de estimulación cognitiva, de mostrar al usuario los menús correspondientes para que este pueda elegir la opción que desea (una sesión o un ejercicio en concreto), y de mandar la orden a la habilidad correspondiente según la acción a llevar a cabo: al Gestor de Sesiones en el caso de querer ejecutar una sesión o al Ejecutor de Ejercicios si se quiere un ejercicio concreto.
Este gestor es además el encargado de recibir la petición de realizar el tratamiento diario, el cual debe de generar a partir de las distintas actuaciones definidas por el terapeuta, teniendo en cuenta su distribución a lo largo de la semana. Una vez se tenga definido el tratamiento diario, se manda una orden al Gestor de Sesiones, el cual se encarga de ejecutar los distintos ejercicios que lo componen, teniendo en cuenta el tiempo máximo de sesión.
• Por otra parte, se tiene el Gestor de Sesiones, programa que recibe la orden del Gestor Principal con la sesión a ejecutar y que debe gestionar. Para ello, a partir del nombre de sesión que ha recibido, accede a un fichero donde están definidos los ejercicios que componen dicha sesión. De uno en uno debe ir procesando cada ejercicio, mandando la petición (cada ejercicio de manera independiente) al Ejecutor de Ejercicios con la ruta del ejercicio que se quiere ejecutar.
• Finalmente, se tiene el Ejecutor de Ejercicios, programa que recibe la petición de un ejercicio concreto, a través de su ruta, el cual debe encargarse de gestionar y ejecutar.
Para permitir realizar un seguimiento del usuario, cada una de las habilidades implementadas es capaz además de registrar los correspondientes resultados obtenidos por éste a medida que realice los distintos ejercicios, sesiones y tratamiento.
Otro aspecto básico, de cara al desarrollo del programa terapéutico de estimulación cognitiva en el robot, es el diseño de ejercicios que abarquen las distintas capacidades cognitivas del usuario, y que involucren los diversos modos de interacción que Mini permite. De cara a definir estos ejercicios se ha realizado un análisis de aquellos utilizados, tanto en los métodos tradicionales como en los informáticos, que sirvan de base para concretar el repertorio de Mini.
Los ejercicios que actualmente han sido considerados para llevar a cabo en el programa de estimulación cognitiva pueden ser de dos tipos: • Por un lado se tienen aquellos ejercicios en los que el robot realiza acciones o expresa algo sin esperar una respuesta del usuario, a los cuales se le ha denominado de tipo show_info. Por ejemplo, este es el caso un ejercicio en el que el robot solo deba mostrar imágenes o dar órdenes sin esperar respuesta.
• Por otra parte, se encuentran aquellos ejercicios en los que el robot hace algún tipo de pregunta al usuario y espera que éste le responda utilizando el medio de respuesta que determine el robot. A este tipo de ejercicios se les denomina de tipo question.
Para poder establecer el repertorio de ejercicios de Mini, se ha creado una estructura generalizable basada en XML, a partir de la cual se consigue definir el contenido y el procedimiento a seguir de una amplia gama de ejercicios, ya sean de tipo question o de tipo show_info.
Gracias a dicha estructura se consigue proporcionar facilidad de cara a programar los ejercicios, con el fin de poder crear un amplio repertorio, sin que esto implique una programación individual de cada uno de ellos y del contenido a mostrar.
Tras haber implementado el programa en Mini, fue necesario evaluar las distintas impresiones causadas por el robot, al igual que aquellas dificultades que pudiesen surgir durante la interacción con ancianos, con o sin deterioro cognitivo leve. A falta de pruebas que permitan demostrar la eficacia terapéutica de este programa a largo plazo, se llevaron a cabo diversas pruebas de usabilidad y aceptación. En estas pruebas, los usuarios debían realizar una sesión individual de estimulación cognitiva con Mini, llevando a cabo una serie de ejercicios preestablecidos.
Durante las pruebas se observó que los usuarios realizaban la sesión completa sin desear interrumpirla, lo que muestra que la tarea les resultaba atractiva y entretenida. Así mismo, a través de los resultados obtenidos, se observó que los usuarios valoraban a Mini con un nivel de aceptación medio alto, considerándolo además, un robot simpático y agradable. De la misma forma, los resultados mostraron cómo los usuarios sin demencia se mostraban más críticos sobre aquellos aspectos en los que podían haber surgido inconvenientes, afectando esto, en el nivel de aceptación en referencia a dichos aspectos.
Por otra parte, se observó como aquellos ejercicios que implican métodos mixtos de interacción (canales diferentes para la percepción y expresión del robot) pueden causar mayores dificultades en los usuarios que padecen de demencia o deterioro cognitivo, sobre todo de cara a entender las instrucciones del ejercicio. Es por ello que en futuros desarrollos, se debe tener en cuenta esto, de manera que en el diseño de los niveles bajos de aquellos ejercicios que impliquen un método mixto, se guíe al usuario de manera más intensa en la primera pregunta, con el fin de que éste pueda entender mejor la metodología a seguir.
Sin embargo, de cara a poder analizar la eficacia del programa terapéutico propuesto, serán necesarias pruebas futuras que impliquen periodos más largos y continuos con el robot, lo que también servirá para apreciar la capacidad de aprendizaje que pueden mostrar las personas con el objetivo de mejorar su desempeño en la realización de los distintos ejercicios que se propongan en el programa terapéutico.
