社交辅助机器人与VR在老年护理的应用

更新时间：2026-02-09

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面对老龄化社会，特别是长期照护机构中老年人日益增长的精神照护需求与有限的专业资源之间的矛盾，技术创新提供了新的可能性。

本研究通过以用户为中心的设计过程，将社会辅助机器人与虚拟现实技术有机结合，创造了一套旨在激发老年人身体、认知和社交功能，并特别注重促进人与人真实互动的活动系统。也为未来开展相关临床干预研究、探索科技赋能老年精神健康的新路径，提供了一个坚实的平台和富有希望的起点（Ghosh et al., 2024）。

老龄化社会中的“冷漠"挑战

随着人口老龄化的加速，老年人群体的健康问题日益凸显，尤其是在长期护理机构中居住的老年人。这些老年人中，许多人患有多种慢性健康问题，导致他们在日常生活活动和工具性日常生活活动上需要不同程度的帮助。特别是，认知障碍和身体机能衰退使得许多老年人需要入住长期护理机构以获得必要的日常照顾和服务。

在长期护理机构中，冷漠是一个普遍存在的问题，表现为缺乏主动性、对日常活动失去兴趣以及社交互动的退缩。冷漠不仅加速了老年人的认知功能衰退，还增加了功能缺陷、生活质量下降和死亡率上升的风险。此外，冷漠还给家庭成员和护理人员带来了巨大的负担和压力。尽管目前有一些非药物治疗方法可以有效减轻冷漠症状，但这些方法通常需要大量的人力物力资源，而许多长期护理机构面临人员短缺和技能不足的问题。因此，利用技术手段来辅助非药物治疗成为了一个有前景的研究方向。

新技术辅助护理的巨大潜力

近年来，非沉浸式或沉浸式虚拟现实（VR）技术以及社交辅助机器人（Socially Assistive Robots, SARs）在提升老年人功能和生活质量方面展现出了巨大潜力。SAR具有物理存在感、能够模拟肢体语言和使用非言语沟通姿态的优势，容易获得信任。而非沉浸式VR则能创造出多样的虚拟场景，易于根据个人身体能力进行调整。然而，如何将这些技术有效结合并应用于长期护理机构中，以减轻老年人的冷漠症状，仍是一个待解决的问题。

本研究采用以用户为中心的设计（User-Centered Design, UCD）方法，旨在开发并测试一套结合社交辅助机器人和非沉浸式虚拟现实的双人活动系统，为长期护理机构中的老年人提供身体、认知和社交刺激（图1）。

以用户为中心的迭代设计

研究团队组建了跨学科团队，涵盖工程、护理、老年医学等领域专家，并与由长期照护机构活动协调员、工作人员和居民组成的顾问小组紧密合作。过程分为多个阶段，包括原型开发、可用性测试和迭代改进。

原型开发阶段，首先确定了老年人感兴趣的真实生活活动和爱好，作为虚拟活动设计的灵感来源。基于此，设计了四种虚拟活动，其中三种由类人机器人Nao辅助，一种由机器狗Aibo辅助。这些活动包括音乐活动、钓鱼活动、绘画活动和拼写活动（图2），旨在结合身体运动、认知挑战和社交互动。

可用性测试阶段，共招募来自两个长期照护机构的14名老年人被试（平均年龄超过80岁），他们患有不同程度的认知障碍和身体功能限制。此外，还招募了5名机构员工来测试系统的可部署性。

实验在一个配备有大屏幕电视、Kinect传感器、生理信号传感器和定制控制器的房间内进行。被试使用定制的控制器与虚拟环境进行交互（图3）。每个被试参加五次实验，每次持续30-45分钟，包含两个活动。实验过程中通过观察、视频录像、生理数据采集和访谈等方式收集数据。

其中，收集视频数据来探究被试的行为和对机器人交互的反应。共使用两台摄像机分别记录参被试和机器人。合成同步视频，使用诺达思的行为观察记录分析系统（The Observer XT）进行编码，利用编码方案分析行为，以识别二元、人机和人-研究者互动。

随后，基于每次测试的观察数据、用户反馈和评分，研究团队对活动设计、机器人交互、系统界面、操作指南等进行持续修改和完善。这个过程循环往复，直至用户对活动和系统的认可度达到满意水平。

对活动系统的初步验证

用户反馈与接受度

通过多次迭代测试和结构化访谈，被试对系统的接受度显著提高。经过迭代设计后，用户的认可度显著提高。在Firsr测试点，六个维度中有五个的评分得到提升；在第二个测试点，所有六个维度的评分均显著提升。被试普遍表示享受活动过程。

系统可用性与用户友好性

5名参与测试的长期照护机构员工全部成功完成了系统的设置和运行。员工反馈系统组件集成良好、用户友好，并认为随着熟悉度增加，再次设置会更容易。这证明了系统在真实照护环境中的实用性和可部署性。

多模态数据采集

研究同步收集了多模态数据，包括视频录像（用于分析行为）、时间戳日志（记录活动表现）、Kinect关节位置数据（用于分析非言语互动和运动范围）以及生理数据（包括心率、皮电活动、皮肤温度等）。这些数据为进一步分析被试的认知负荷、压力水平和运动范围提供了基础。例如，通过分析Kinect传感器记录的关节位置数据，可以研究被试的非语言交流模式；通过分析生理信号数据，可以探索被试的情感状态变化。尽管目前的研究尚未充分利用这些数据进行分析，但它们为未来的研究提供了宝贵的信息。

继续探索技术融合的创新价值

本研究成功地应用以用户为中心的迭代设计方法，开发并初步验证了一套用于长期照护机构的社交辅助机器人和非沉浸式虚拟现实结合的双人活动系统。

这为长期护理机构中的老年人提供了身体、认知和社交刺激。通过有趣且具有挑战性的活动，系统成功吸引了老年人的注意力并激发了他们的参与热情。尽管目前的研究尚未直接评估系统对冷漠症状的影响，但被试的积极反馈和高度参与度表明，该系统具有减轻冷漠症状的潜力。未来的研究可以进一步探索系统对老年人冷漠症状、认知功能和生活质量的具体影响。

参考文献

Ghosh, R., Khan, N., Migovich, M., Tate, J. A., Maxwell, C., Latshaw, E., … & Sarkar, N. (2024). User-Centered Design of Socially Assistive Robotic Combined with Non-Immersive Virtual Reality-based Dyadic Activities for Older Adults Residing in Long Term Care Facilities.arXiv preprint arXiv:2410.21197.

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