A tudósok feltörik a Pac-Man-t, hogy a fizikoterápiát könnyebbé tegyék

Hivatkozások táblázata

• Absztrakt és 1 Bevezetés
• 2 Kapcsolódó munka és 2.1 Rehabilitációs játékok módosítása
  • 2.2 A bemeneti vezérlés teljesítményének mérése és modellezése és 2.3 Összefoglalás
• 3 Motiváció rehabilitációs kontextusból és 3.1 Megfigyelések és ötletbörze műhelyek
  • 3.2 Rendszerleírás
  • 3.3 Interakcióparaméterezés
  • 3.4 Összefoglalás
• 4 Kísérleti tanulmány
• 5 Felhasználói viselkedés modellezése és 5.1 Viselkedési jellemzők
  • 5.2 Játékmenet referenciamodell
  • 5.3 Az NLL és az NSCORE összehasonlítása
  • 5.4 A tervezési paraméterek hatása az NLL-re
  • 5.5 Mintavételi időszak
• 6 Megbeszélés és 6.1 Tervező műhely és modellezési eszközök
  • 6.2 Interakciós paraméterek adaptálása
  • 6.3 Modellező játékmenet
  • 6.4 Korlátozások és jövőbeni munka
• 7 Következtetés
  • 8 Köszönetnyilvánítás és hivatkozások

ABSZTRAKT

A módosított digitális játékok motiválják a motoros rehabilitációhoz szükséges ismétlődő gyakorlatokat, azonban olyan módosítások tervezése, amelyek mind a rehabilitációs, mind az elköteleződési célokat kielégítik, kihívást jelent. Bemutatunk egy módszert, amelyben a játék alapvonalának statisztikai modellje olyan tervezési konfigurációkat azonosít, amelyek a módosítatlan játékkal kompatibilis viselkedést emulálják. Ezt a megközelítést egy esettanulmányon keresztül szemléltetjük, amely magában foglalja a felső végtagok rehabilitációját egy PacMan játék egyedi vezérlőjével. Egy foglalkozási terapeutákkal zajló, részvételen alapuló tervezési műhely két interakciós paramétert határozott meg a játékmenethez és a rehabilitációs kiigazításokhoz. A paraméterek interakcióra gyakorolt hatását kísérletileg 12 résztvevővel mértük. Megmutatjuk, hogy egy alacsony késleltetésű modell, amely mind a felhasználói beviteli viselkedést, mind a belső játékállapotot használja, azonosítja az interakciós paraméterek értékeit, amelyek visszaadják az alapszintű játékmenetet csökkent irányítás mellett. Megvitatjuk, hogyan lehet ezt a módszert alkalmazni a fizikai követelmények és a szubjektíven vonzó tapasztalatok közötti kompromisszumokat magában foglaló gamification problémák szisztematikus egyensúlyozására.

Kulcsszavak játék; Rehabilitáció; Interakció tervezés; Felhasználói modellezés.

1 Bevezetés

Az interaktív rendszerek, különösen a játékok vonzó jellege javíthatja a rehabilitációs folyamatokat, amennyiben interakciós kialakításuk összhangban van a betegek igényeivel és képességeivel. Meg kell találni és értékelni a releváns interakciós tervezési paramétereket, amelyek adaptálhatók a rehabilitációs követelményekhez és specifikációkhoz (Lopes és Bidarra, 2011).

A gamification (Raczkowski, 2014) arra törekszik, hogy „videojáték-elemeket építsen be a nem játékrendszerekbe a felhasználói élmény és a felhasználói elköteleződés javítása érdekében” (Deterding et al., 2011). A játékok használata hasznosnak bizonyult a betegek számára a legkülönfélébb rehabilitációs összefüggésekben. A felső végtagra összpontosítva Sietsema et al. (Sietsema és mtsai, 1993) kimutatták, hogy a Simon-játékkal való interakció lényegesen nagyobb mozgásterjedelmet eredményezett, mint egy szokásos mozdulatsoros gyakorlat a traumás agysérülésben szenvedő betegeknél. Ha azonban a játékokat eredetileg nem edzési célokra szánják, a játék és a játékos közötti interakciót gyakran meg kell változtatni a rehabilitációs célok elérése érdekében. Például a Half-life 2-t (Valve Corporation, 2004) részben egy fekvő kerékpáron keresztül irányították, a pedálozási sebességet összekapcsolva a játszható karakter előrehaladó akciójával (Ketcheson et al., 2016), a játékos megerőltetése céljából. Ezután jellemzően az interakció további paraméterezésére van szükség, hogy alkalmazkodni lehessen a páciens specifikus képességeihez (Barrett et al., 2016). Például a Fruit-Ninja játékból (Halfbrick Studios, 2010) származó tartalmat eltávolították, hogy gondoskodjanak a betegek mozgáskorlátozottságáról a karrehabilitáció során (Khademi et al., 2014). Ezeket a módosításokat gyakran heurisztikák (Pirovano et al., 2016; Munoz et al., 2018) vagy előre beállított értékek (Ketcheson és mtsai, 2016; Chatta és mtsai, 2015) segítségével vezetik be, de a játékmenetre gyakorolt hatásuk mértéke nehéz. megjósolni.

Ebben a cikkben az alapjáték-modellek kidolgozását javasoljuk, amelyeket egy kontroll játékos csoport játékmenetei során rögzítettek, és amelyek referenciaként szolgálhatnak az interakciós módosítások értékeléséhez, enyhítve a heurisztikákra vagy előre beállított értékekre való támaszkodást.

Hozzájárulásunk kettős. Először egy felső végtag-rehabilitációs rendszert tervezünk, amely minimális játékmódosításokon és parametrikus interakciós tervezésen alapul. Másodszor, érvényesítünk egy új mérőszámot a játék nehézségeinek előrejelzésére a tervezett rendszer használatával, az alapjáték modelljei alapján. Ezek a hozzájárulások hasznosak a rehabilitációs játéktervezés területén, mivel új módszert biztosítanak a játékmódosítások kiegyensúlyozására, amely kompatibilis a számítási megközelítéssel.

Ezt a kutatást az ergoterapeutákkal végzett terepmunka motiválja, amely egy mozgásalapú rehabilitációs rendszer kifejlesztéséhez vezetett a Pac-Man játék segítségével. Egy sor workshop és tesztelés alapozta meg tervezési döntéseinket: az interakciós adaptációt a játék idősebességének módosításával és az újonnan tervezett beviteli eszköz fizikai tulajdonságainak optimalizálásával hajtjuk végre. Hozzájárulásaink emellett a HCI számítási interakciójának (Oulasvirta et al.) területén is hasznosak, amely modellekre támaszkodik, hogy betekintést nyerjen az interaktív rendszerekbe. Javasolunk egy olyan alapjáték-modellt, amely alacsony szintű változókból épül fel, és amely korrelál a játékon belüli pontszámmal. Megmutatjuk, hogy a teljesítmény általános mérőszámai, mint például a játékon belüli pontszám, hajlamosak a magas késleltetésre és a felhasználók közötti variabilitásra, és ehelyett a normatív kontroll viselkedésének statisztikai modelljének elsajátítását javasoljuk.

A papír a következőképpen épül fel. A következő részben bemutatjuk a rehabilitációs játékok módosításával kapcsolatos korábbi munkákat és a kapcsolódó kutatásokat a bemeneti adaptáció szabályozására és a felhasználói teljesítmény modellezésére. Ezt követően beszámolunk a foglalkozási terapeutákkal folytatott részvételen alapuló műhelymunka során végzett munkáról és az ennek eredményeként megtervezett rendszerekről. Egy 12 résztvevő bevonásával végzett kísérleti tanulmány következik, amelyben azt vizsgáljuk, hogy egy új beviteli mód hogyan befolyásolja a felhasználói élményt és a felhasználók mozgását. Végül az interakciós nehézségek alacsony késleltetésű proxyjának kifejlesztéséhez részletezzük az összegyűjtött adatok statisztikai modellezését, amelyekről kimutattuk, hogy korrelálnak a játék pontszámával.