Δημιουργία ρομποτικής εφαρμογής προς υποστήριξη συστήματος υπενθυμίσεων με χρήση του ρομπότ ΝΑΟ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Τομέας Ηλεκτρονικής & Υπολογιστών Εργαστήριο Επεξεργασίας Πληροφορίας & Υπολογισμών ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Δημιουργία ρομποτικής εφαρμογής προς υποστήριξη συστήματος υπενθυμίσεων με χρήση του ρομπότ ΝΑΟ Εκπόνηση: ΑΕΜ: 8029 Επίβλεψη: Επίκουρος καθηγητής Συμεωνίδης Ανδρέας Μεταδιδακτορικός ερευνητής Τσαρδούλιας Εμμανουήλ Θεσσαλονίκη, Μάρτιος 2018

2

3

4

5 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον κ. Ανδρέα Συμεωνίδη, επίκουρο καθηγητή του τμήματος, που με εμπιστεύτηκε να αναλάβω την παρούσα διπλωματική εργασία προκειμένου να τη φέρω εις πέρας. Τον ευχαριστώ, μάλιστα, για όλη τη συνεργασία και την προθυμία του κατά τη διάρκεια αυτής, αλλά και των σπουδών μου. Ένα ιδιαίτερο ευχαριστώ αξίζει στον μεταδιδακτορικό ερευνητή Εμμανουήλ Τσαρδούλια για όλη τη συνεργασία, την ενθάρρυνση και την υποστήριξή του ιδιαίτερα στο ξεκίνημα της διπλωματικής μου, αλλά και καθ όλη τη διάρκεια αυτής, καθώς και για την υπομονή και τις ιδέες του σε δύσκολες στιγμές της. Οφείλω να ευχαριστήσω και την ψυχολόγο κα. Σοφία Ρέππου και τον υποψήφιο διδάκτορα Κωνσταντίνο Παναγιώτου για τη συνεργασία τους, αλλά και τη βοήθεια και τις συμβουλές τους κάθε φορά που το χρειαζόμουν. Ένα ευχαριστώ εκ καρδίας θα αποδώσω στην αγαπημένη μου οικογένεια, για όλη την αγάπη και την τρυφερότητα που εισέπραξα από μικρό παιδί και για την αμέριστη ψυχολογική και υλική υποστήριξή της σε όλα τα χρόνια της μαθητείας και των σπουδών μου για την αγωνία της σε κάθε δυσκολία μου και τη χαρά της σε κάθε επιτυχία μου. Τέλος, θέλω να ευχαριστήσω και όλους τους αγαπητούς μου φίλους, που είτε άμεσα είτε έμμεσα ενίσχυαν κάθε μου προσπάθεια και συνέβαλλαν με τον τρόπο τους στον ψυχικό μου ανεφοδιασμό. Ένα ιδιαίτερο ευχαριστώ αξίζει στην Πωλίνα και στον Βαγγέλη για την πολύτιμη βοήθειά τους όσες φορές τη χρειάστηκα. iii

6

7 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το εγχείρημα για την κοινωνική και τεχνολογική ένταξη ατόμων τρίτης ηλικίας, καθώς και για την ψυχολογική και σωματική τους υποστήριξη, αποτελεί ένα φλέγον ζήτημα που απασχολεί την ανθρωπότητα περισσότερο από ποτέ άλλοτε, καθότι οι ηλικιωμένοι συνιστούν όλο και μεγαλύτερο ποσοστό του γενικού πληθυσμού. Στο πλαίσιο αυτό, πολυάριθμες είναι οι επιστημονικές έρευνες που διεξάγονται παγκοσμίως για την ανεύρεση λύσεων ικανών να ενισχύσουν την αυτόνομη διαβίωση και τη συνολική ποιότητα ζωής των ηλικιωμένων, μεταξύ των οποίων συγκαταλέγονται και οι ερευνητικές εφαρμογές της κοινωνικής υποστηρικτικής ρομποτικής. Στην παρούσα διπλωματική εργασία το ανθρωπόμορφο ρομπότ ΝΑΟ καλείται να επιτελέσει το ρόλο του κοινωνικού υποστηρικτικού ρομπότ, προκειμένου να λειτουργήσει ως τροχοπέδη στους περιορισμούς που επιβάλλει η διανοητική κατάπτωση των ηλικιωμένων ατόμων στην ποιότητα της καθημερινής τους ζωής. Ειδικότερα, αναλαμβάνει την υπενθύμιση της φαρμακευτικής αγωγής που οφείλει να ακολουθήσει ο ηλικιωμένος, την προγραμματισμένη αναπαραγωγή μουσικών κομματιών που σχετίζονται με παρελθοντικές του αναμνήσεις και εμπειρίες, καθώς και την υπενθύμιση καθημερινών συμβάντων γενικού περιεχομένου. Οι υπενθυμίσεις λήψης φαρμακευτικής αγωγής ενισχύονται με τη χρήση μιας οθόνης υπολογιστή για την ταυτόχρονη απεικόνιση του εκάστοτε φαρμακευτικού σκευάσματος. Τα απαραίτητα δεδομένα για τη φαρμακευτική αγωγή και τα μουσικά κομμάτια μπορούν να εισαχθούν από το φροντιστή του κάθε ηλικιωμένου στο γραφικό περιβάλλον ενός διακομιστή, ενώ ο χρονοπρογραμματισμός οποιουδήποτε είδους υπενθύμισης είναι εφικτός μέσω της υπηρεσίας του Google Calendar. Επιπρόσθετα, στα πλαίσια της δεδομένης εφαρμογής, το υποστηρικτικό ρομπότ δύναται να λειτουργήσει ως ψυχαγωγικός σύντροφος με σκοπό τη συμβολή του στη βελτίωση της ψυχικής και συναισθηματικής ευεξίας των ατόμων τρίτης ηλικίας. Ο ψυχαγωγικός του ρόλος διεκπεραιώνεται μέσα από ένα σύνολο δραστηριοτήτων, που επιτρέπουν στον ηλικιωμένο χρήστη να ενημερωθεί για επερχόμενα συμβάντα της καθημερινότητάς του και να προβεί σε ακρόαση μουσικών κομματιών της αρεσκείας του, οποιαδήποτε στιγμή το επιθυμήσει. Η αλληλεπίδραση του ηλικιωμένου με το ρομπότ συνοδεύεται από μια σειρά διαδραστικών εικόνων που προβάλλονται στην οθόνη ενός υπολογιστή, ούτως ώστε η εκάστοτε δραστηριότητα να καθίσταται όσο το δυνατόν πιο ευχάριστη και φιλική προς το χρήστη. Στο τέλος του παρόντος εγγράφου παρατίθεται αξιολόγηση της αναπτυχθείσας ρομποτικής εφαρμογής από ψυχολόγο με εξειδίκευση σε ζητήματα που αφορούν την τρίτη ηλικία. v

8

9 ABSTRACT An alerting system for the elderly by utilizing the NAO social robot The social and technological inclusion of the elderly, as well as their psychological and physical support, have recently become a major issue, due to the fact that senior citizens comprise an ever-increasing percentage of the general population. Within this context, numerous scientific studies have been conducted worldwide, engaging socially assistive robots, in order to find solutions that will enhance the autonomous living and the overall quality of the seniors life. In the present diploma thesis, the humanoid robot NAO assumes the role of a socially assistive robot, in order to assist the elderly towards quality living. In particular, NAO reminds seniors of their medication and general events of their everyday life, as well as plays songs associated with their past memories and experiences. Furthermore, each time a medication event reminder is triggered, the proper medicine image is simultaneously being displayed on a computer screen. Appropriate information of medication and music tracks can be inserted by the caregiver of the elderly person via the application graphical interface, while scheduling of all types of events is possible via the Google Calendar UI. Additionally, in the context of the present application, the assistive robot can operate as a recreational companion so as to contribute to the improvement of the mental and emotional well-being of the elderly. Its entertaining role is accomplished through a set of activities that allow the elderly user to be informed about upcoming events of their everyday life and to listen to music pieces of their choice on demand. The interaction of the elderly with the robot is accompanied by a series of interactive images displayed on a computer screen so that the activity is as pleasant and user-friendly as possible. The evaluation of the implemented robotics application by a psychologist specialized in issues related to the elderly, can be found at the end of this document. Ampartsoumian Alexandra alexandra.amba@gmail.com Electrical & Computer Engineering Department, Aristotle University of Thessaloniki, Greece March 2018 vii

10

11 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... iii ΠΕΡΙΛΗΨΗ... v ABSTRACT... vii ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ... xi ΑΚΡΩΝΥΜΙΑ ΕΓΓΡΑΦΟΥ... xiii 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ...1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ...3 ΣΚΟΠΟΣ - ΣΥΝΕΙΣΦΟΡΑ ΤΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ...4 ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΦΟΡΑΣ...5 MEPOΣ I - ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ...9 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΡΩΓΗΣ ΤΡΙΤΗΣ ΗΛΙΚΙΑΣ...9 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΡΩΓΗΣ ΠΑΙΔΙΚΗΣ ΗΛΙΚΙΑΣ ΕΡΓΑΛΕΙΑ & ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ ΡΟΜΠΟΤ ΝΑΟ - RAPP FRAMEWORK ΡΟΜΠΟΤ NAO RAPP FRAMEWORK ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΑΚΟΜΙΣΤΗ - SWAGGER FRAMEWORK ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΒΑΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ - MONGODB ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΙΣ ΣΥΜΒΑΝΤΩΝ GOOGLE CALENDAR API SCHEDULE API ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΡΟΜΠΟΤ - ΧΡΗΣΤΗ - OPENCV MEPOΣ II - ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ix

12 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 4. ΣΥΣΤΗΜΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕ ΠΕΡΙΘΑΛΠΟΝΤΕΣ ΛΗΨΗ ΣΥΜΒΑΝΤΩΝ - ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ ΣΥΜΒΑΝΤΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΡΟΜΠΟΤ - ΗΛΙΚΙΩΜΕΝΟΥ ΧΡΗΣΤΗ MEPOΣ III - ΣΕΝΑΡΙΟ, ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ & ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΕΚΤΑΣΕΙΣ ΣΕΝΑΡΙΟ ΧΡΗΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΣΕΝΑΡΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ & ΟΡΙΣΜΟΣ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΡΟΜΠΟΤ - ΗΛΙΚΙΩΜΕΝΟΥ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ & ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΕΚΤΑΣΕΙΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΕΚΤΑΣΕΙΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ x

13 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ 1.1: Η «κοινωνική υποστηρικτική ρομποτική» ως διατομή της «υποστηρικτικής ρομποτικής» και της «κοινωνικής διαδραστικής ρομποτικής» : Το σύστημα και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συνιστωσών του : Το ρομπότ ΝΑΟ και τα τεχνικά του χαρακτηριστικά : Μια επισκόπηση της αρχιτεκτονικής RAPP με τα κύρια επίπεδα και τα αντίστοιχα υποσυστήματά της : Εννοιολογική σχέση μεταξύ ημερολογίων, συμβάντων και λοιπών συναφών στοιχείων : Η συνολική αρχιτεκτονική και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συνιστωσών του συστήματος : Διάγραμμα καταστάσεων της εφαρμογής : Προβλεπόμενη διαδικασία για τον ορισμό συμβάντος φαρμακευτικής αγωγής ή αναπαραγωγής μουσικού κομματιού : Λήψη και διαχείριση νέων συμβάντων : Προγραμματισμός υπενθυμίσεων νέων συμβάντων : Διαχείριση υπενθυμίσεων βάσει του είδους τους : Διάγραμμα αλληλεπίδρασης αρχικού μενού : Διάγραμμα επιλογής κατηγορίας τραγουδιού : Διαδικασία επιλογής και αναπαραγωγής τραγουδιού : Διάγραμμα αλληλεπίδρασης στη δραστηριότητα ημερολογίου : Η γραφική διεπαφή του διακομιστή και οι παρεχόμενες υπηρεσίες : Εισαγωγή δεδομένων για το φάρμακο Amlopen : Εισαγωγή αρχείου εικόνας για το φάρμακο Amlopen : Ενημέρωση δεδομένων για το φάρμακο Amlopen : Εισαγωγή συμβάντος για το φάρμακο Amlopen : Εισαγωγή συμβάντος για το φάρμακο Lepur : Εισαγωγή συμβάντος για το φάρμακο Tobradex : Εισαγωγή συμβάντος για την επίσκεψη στον οφθαλμίατρο : Εισαγωγή δεδομένων για ένα τραγούδι του καλλιτέχνη Σ. Καζαντζίδη : Διόρθωση υποκατηγορίας μουσικού κομματιού Σ. Καζαντζίδη : Αποθήκευση αρχείου μουσικής για το εισαχθέν τραγούδι του Σ. Καζαντζίδη : Εισαγωγή προγραμματισμένης αναπαραγωγής κλασικού κομματιού : Προβολή εικόνας σκευάσματος οφθαλμικών σταγόνων κατά την ενεργοποίηση σχετικής υπενθύμισης : Διαδραστική εικόνα αρχικού μενού αλληλεπίδρασης ρομπότ ηλικιωμένου : Διαδραστική εικόνα για την επιλογή κατηγορίας τραγουδιού : Διαδραστική εικόνα επιλογής υποκατηγορίας ελληνικής μουσικής xi

14 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ 5.17: Διαδραστική λίστα ρεμπέτικων τραγουδιών που ενυπάρχουν στη βάση : Διαδραστική εικόνα για την επιλογή υποκατηγορίας ξένης μουσικής : Διαδραστική λίστα με ξένες μπαλάντες που ενυπάρχουν στη βάση xii

15 ΑΚΡΩΝΥΜΙΑ ΕΓΓΡΑΦΟΥ HRI Human Robot Interaction SAR Socially Assistive Robotics RApps Robotic Applications API Application Programming Interface URL Uniform Resource Locator REST REpresentational State transfer HTTP Hypertext Transfer Protocol OpenCV Open Source Computer Vision Library xiii

16

17 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η σχέση μεταξύ ανθρώπου και ρομπότ διαφέρει άρδην από οποιαδήποτε αλληλεπίδραση ανθρώπου μηχανής, σε βαθμό που δικαιολογεί την ύπαρξη ξεχωριστής ερευνητικής περιοχής για την πρώτη. Η ειδοποιός διαφορά των ρομπότ από τις απλές μηχανές και τα πολύπλοκα υπολογιστικά συστήματα υφίσταται, κυρίως, στη δυνατότητα κίνησης και στην αυτονομία που διαθέτουν, χαρακτηριστικά που τα καθιστούν ικανά να λειτουργούν στον προσωπικό χώρο ενός ανθρώπου επιφέροντας κάποια μορφή κοινωνικής αλληλεπίδρασης. Στις αρχές του 21 ου αιώνα, επινοείται ο όρος «κοινωνικό ρομπότ» (social robot) από τους Billard & Dautenhahn [1], Fong et al. [2] και Cynthia Breazeal [3] με το επιστημονικό πεδίο της «κοινωνικής ρομποτικής» (social robotics) να επικεντρώνεται στην ανάπτυξη και το σχεδιασμό ρομπότ που αλληλεπιδρούν αποκλειστικά με ανθρώπους. Η «κοινωνική ρομποτική» διαχωρίζεται σε δύο ερευνητικούς τομείς, με τον ένα να ενδιατρίβει στην εξέλιξη ρομπότ δυνάμενων να παρουσιάζουν κοινωνική και συναισθηματική συμπεριφορά και τον άλλο να διερευνά μόνο τη μίμηση αυτής. Τα «κοινωνικά ρομπότ», κατά την ορολογία, παρουσιάζουν ανθρώπινα κοινωνικά χαρακτηριστικά, όπως η έκφραση συναισθημάτων, η ικανότητα διεξαγωγής διαλόγου υψηλού επιπέδου, η μάθηση, καθώς και η ανάπτυξη προσωπικότητας και κοινωνικών δεξιοτήτων. Ωστόσο, καθώς η κοινωνική ρομποτική γίνεται ολοένα και περισσότερο διεπιστημονική πέραν της μηχανικής και της επιστήμης των υπολογιστών, ο όρος «κοινωνική ρομποτική» διαδέχεται βαθμιαία τον όρο «αλληλεπίδραση ανθρώπουρομπότ» (Human Robot Interaction). Πρόκειται για ένα διεπιστημονικό πεδίο που συνυφαίνει τα αντικείμενα της ρομποτικής, της τεχνητής νοημοσύνης, της γνωσιακής επιστήμης, της εξελικτικής ψυχολογίας, του διαδραστικού σχεδιασμού (interaction design), της βιολογίας και ιδιαίτερα της ηθολογίας. Η αλληλεπίδραση ανθρώπουρομπότ (HRI) αποκτά άμεσα διεθνή απήχηση στην ακαδημαϊκή κοινότητα και ελκύει το ενδιαφέρον εργαστηρίων, τεχνολογικών εταιρειών και μέσων μαζικής ενημέρωσης, στρέφοντας ιδιαίτερα την προσοχή στον τομέα της «κοινωνικής υποστηρικτικής ρομποτικής» (Socially Assistive Robotics) [4]. Ο τομέας αυτός ως 1

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ διατομή της «υποστηρικτικής ρομποτικής» (Assistive Robotics) [5] και της «κοινωνικής διαδραστικής ρομποτικής» (Socially Interactive Robotics) [2] (Σχήμα 1.1) μελετά την παροχή βοήθειας, μέσω μη φυσικής κοινωνικής αλληλεπίδρασης. Επεξηγηματικά, η «κοινωνική υποστηρικτική ρομποτική» (SAR) αποσκοπεί στη στενή και αποτελεσματική αλληλεπίδραση των ρομπότ με πάσχοντες προς επίτευξη ανάρρωσης, λειτουργικής αποκατάστασης, εκγύμνασης ή εκπαίδευσης των τελευταίων. Συγχρόνως, εστιάζοντας στην κοινωνική παρά τη σωματική επαφή, κατορθώνει να μετριάσει την πλειοψηφία των ανησυχιών σχετικά με την ασφάλεια των χρηστών. Mε την πρόοδο του επιστημονικού κλάδου τα προσεχή έτη, ο ρόλος του φροντιστή αρχίζει να διαχέεται μεταξύ ανθρώπου και ρομπότ ανάλογα με την εφαρμογή και τις εκάστοτε επιδιώξεις. Συγκεκριμένα, το ρομπότ ως φροντιστής αναλαμβάνει, πρωτίστως, τη λειτουργική και συναισθηματική υποστήριξη ατόμων τρίτης ηλικίας αποβλέποντας στη βελτίωση της σωματικής και ψυχικής τους ευεξίας, ενώ παράλληλα, αποτελεί μια διεπαφή μεταξύ των ηλικιωμένων και της ψηφιακής τεχνολογίας. Από την άλλη, καθίσταται αποδέκτης της ανθρώπινης φροντίδας, αφενός για εκπαιδευτικούς σκοπούς ατόμων, ως επί το πλείστον, παιδικής ηλικίας και αφετέρου με στόχο τη μελέτη και διαρκή εξέλιξη των γνωστικών ικανοτήτων και της συμπεριφοράς των κοινωνικών ρομπότ [6],[7]. Εντούτοις, οφείλει να τονιστεί ότι τα ρομπότ δεν μπορούν επ ουδενί να συγκριθούν με τους πραγματικούς φροντιστές και δεν είναι σε θέση να τους αντικαταστήσουν στο εγγύς μέλλον. Σχήμα 1.1: Η «κοινωνική υποστηρικτική ρομποτική» ως διατομή της «υποστηρικτικής ρομποτικής» και της «κοινωνικής διαδραστικής ρομποτικής». 1 1 Υλικό διαλέξεων Ευφυών Συστημάτων Ρομπότ

19 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ 1.1 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ Ένα διαχρονικό πρόβλημα που απασχολεί την ανθρωπότητα είναι η γήρανση και οι ψυχολογικές και σωματικές δυσκολίες που αυτή επιφέρει. Η σταδιακή επιδείνωση της υγείας ατόμων τρίτης ηλικίας συνοδευόμενη από τη συνεχή νοητική και γνωστική τους παρακμή έχει ως απότοκο τον κοινωνικό αποκλεισμό και την απομόνωσή τους. Παράλληλα, οι αλματώδεις εξελίξεις που πραγματώνονται σε κάθε είδους τομέα δυσχεραίνουν περισσότερο την ενεργή συμμετοχή των ηλικιωμένων σε δρώμενα της σύγχρονής τους εποχής και δημιουργούν επικοινωνιακό χάσμα με άτομα νεότερης ηλικίας. Αναντιρρήτως, άμεσο επακόλουθο των προαναφερθέντων είναι η επιβάρυνση της ψυχολογικής κατάστασης των ηλικιωμένων ατόμων με την καλλιέργεια του αισθήματος της περιθωριοποίησης και την πρόκληση αρνητικών συναισθημάτων, που ενδέχεται να οδηγήσουν ακόμη και σε κατάθλιψη, αλλά και συγχρόνως να επιταχύνουν τις αρνητικές επιπτώσεις της γήρανσης. Οι επιστημονικές ανακαλύψεις του 20 ου αιώνα, η αναβάθμιση του βιοτικού επιπέδου, καθώς και η εγκαθίδρυση βελτιωμένων συστημάτων υγείας έχουν συνδράμει στην αδιάκοπη άνοδο του προσδόκιμου ζωής, σε βαθμό που οι ηλικιωμένοι συνιστούν όλο και μεγαλύτερο ποσοστό του γενικού πληθυσμού. Συνεπώς, το θέμα της πληθυσμιακής γήρανσης -πιο επίκαιρο από ποτέ άλλοτε- καθίσταται κρίσιμο δημογραφικό, οικονομικό, πολιτικό και κοινωνικό ζήτημα. Οι ολοένα αυξανόμενες ανάγκες σε κοινωνική μέριμνα, με την ταυτόχρονη μείωση του εργατικού δυναμικού και συνεπώς την ύφεση της παραγωγικότητας, είναι μερικές από τις προκλήσεις που καλούνται κυβερνήσεις και κυβερνητικοί οργανισμοί να αντιμετωπίσουν προκειμένου να καλύψουν τις απαιτήσεις σε οικονομικές δαπάνες και προσωπικό για την περίθαλψη ατόμων τρίτης ηλικίας [8]. Από την άλλη, όσον αφορά το βαθμό και τη μορφή του αποκλεισμού της τρίτης ηλικίας, οφείλει να σημειωθεί ότι διαφέρουν μεταξύ χωρών, πολιτισμών και κοινωνικών ομάδων και είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με κοινωνικοοικονομικούς παράγοντες, αλλά και με κοινωνικές αντιλήψεις και αλλαγές. Βάσει αυτού και δεδομένου ότι οι ηλικιωμένοι συνθέτουν μια ετερογενή πληθυσμιακή ομάδα, με την ετερογένειά τους να κλιμακώνεται διαρκώς, το εγχείρημα για την κοινωνική τους ένταξη αποβαίνει σύνθετο και δαιδαλώδες. Είναι εύλογο, επομένως, η επιστημονική κοινότητα να καταβάλλει προσπάθειες για την ανεύρεση λύσεων που θα αποσκοπούν στη διευκόλυνση και την υποστήριξη της καθημερινής ζωής των ηλικιωμένων ατόμων, ενώ ταυτόχρονα, να επιδιώκει την αναβάθμιση της ποιότητας αυτής αποζητώντας μέσα που θα ενισχύουν την ανεξαρτησία και την αυτόνομη διαβίωσή τους. Στο κλίμα αυτό, μια νέα προσέγγιση για την άμβλυνση του κοινωνικού αποκλεισμού της τρίτης ηλικίας περιλαμβάνει τη χρήση υποστηρικτικών ρομπότ (assistive robots) που θα εξυπηρετούν όχι μόνο φυσικά και διανοητικά τους ηλικιωμένους, αλλά θα τους ευεργετούν και ψυχοσυναισθηματικά λειτουργώντας ως σύντροφοι. Ενδεικτικό παράδειγμα της προσπάθειας αυτής αποτελεί και το ευρωπαϊκό πρόγραμμα RAPP [9],[10], το οποίο απευθύνεται σε κοινωνικές ομάδες που κινδυνεύουν από αποκλεισμό, με κυριότερη την τρίτη ηλικία. Το έργο αυτό παρέχει μια πλατφόρμα λογισμικού για τη δημιουργία και διανομή ρομποτικών εφαρμογών (RApps) εναρμονισμένων με τις εκάστοτε ανάγκες, δυνατότητες και απαιτήσεις των χρηστών, προσανατολισμένων πάντοτε στη σωματική, νοητική και ψυχολογική τους υποστήριξη. 3

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΚΟΠΟΣ - ΣΥΝΕΙΣΦΟΡΑ ΤΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία, κινούμενη εντός των ερευνητικών πλαισίων του προγράμματος RAPP και επεκτείνοντάς τα, θέτει ως πρωταρχικό της στόχο να συμβάλλει στον απεγκλωβισμό των ατόμων τρίτης ηλικίας από τη μόνωσή τους, στην ενίσχυση της ανεξάρτητης διαβίωσής τους και στη βελτίωση της ψυχολογικής τους κατάστασης μέσω της κοινωνικής υποστηρικτικής ρομποτικής. Το ρόλο του υποστηρικτικού ρομπότ αναλαμβάνει να φέρει εις πέρας το αυτόνομο και διαδραστικό ανθρωπόμορφο ρομπότ ΝΑΟ 1 της εταιρείας SoftBank Robotics, με ένα ευχάριστο και προσφιλές παρουσιαστικό που κερδίζει εύκολα την εμπιστοσύνη και άρει την αρχική αμηχανία των χρηστών. Το λογισμικό και η ποικιλία αισθητήρων και κινητήρων, με τα οποία είναι εφοδιασμένο, του επιτρέπουν να κινείται και να προσαρμόζεται στο περιβάλλον του, αλλά και να αλληλεπιδρά με φυσικό τρόπο με τους ανθρώπους. Λόγω των δυνατοτήτων του έχει καταστεί αρκετά δημοφιλές στην επιστημονική και ακαδημαϊκή κοινότητα και χρησιμοποιείται ευρέως για ερευνητικούς και εκπαιδευτικούς σκοπούς. Βασικό έργο του ρομπότ ΝΑΟ, στο δεδομένο εγχείρημα, είναι να λειτουργήσει ως τροχοπέδη στους περιορισμούς που επιβάλλει η διανοητική κατάπτωση των ατόμων τρίτης ηλικίας και συγχρόνως, να αποτελέσει ψυχαγωγικό σύντροφο. Η πρώτη επιδίωξη εκπληρώνεται, κυρίως, μέσω της υπενθύμισης συμβάντων της καθημερινής ζωής και πρωτίστως, της φαρμακευτικής αγωγής που οφείλει να ακολουθήσει ο ηλικιωμένος χρήστης. Η διαδικασία αυτή ενεργοποιείται τις αρμόδιες ημέρες και ώρες που αναλογούν στην εκάστοτε αγωγή και περιλαμβάνει απεικόνιση του αντίστοιχου φαρμακευτικού σκευάσματος σε μια οθόνη υπολογιστή συνοδευόμενη από ταυτόχρονη λεκτική περιγραφή των χαρακτηριστικών του από το ΝΑΟ. Επιπλέον, η άρση των περιορισμών που θέτει η γνωστική παρακμή επιτυγχάνεται με την εκτέλεση, από τα ηχεία που φέρει το ΝΑΟ, δημοφιλών μουσικών κομματιών, τα οποία σχετίζονται ενδεχομένως με παρελθοντικές αναμνήσεις, εμπειρίες και περιόδους της ζωής του χρήστη. Σύμφωνα με προηγούμενες μελέτες, η ακρόαση μουσικών κομματιών που είναι στενά συνδεδεμένα με συναισθηματικά φορτισμένα γεγονότα και καταστάσεις της ζωής ενός ατόμου, πυροδοτεί ακούσια τη νοητική αναπαράσταση και αναβίωση των σχετιζόμενων γεγονότων με παράλληλη έκλυση έντονων, θετικών κυρίως, συναισθημάτων [11],[12]. Έχει, μάλιστα, παρατηρηθεί ότι, σε σύγκριση με εκούσιες αναμνήσεις που ανακαλούνται απουσία μουσικής, οι αυτοβιογραφικές αναμνήσεις που προκαλούνται από τη μουσική είναι πιο ακριβείς και ζωηρές, ανακτώνται ταχύτερα, εμφορούνται από περισσότερο συναισθηματικό περιεχόμενο και έχουν μεγαλύτερο αντίκτυπο στη διάθεση του ατόμου [13]. Η επιλογή του κατάλληλου υλικού για τη φαρμακευτική αγωγή και τα μουσικά κομμάτια μπορεί να πραγματοποιηθεί από το φροντιστή του κάθε ηλικιωμένου, ενώ ο χρονοπρογραμματισμός της μεταχείρισης αμφοτέρων είναι εφικτός μέσω της υπηρεσίας του Google Calendar. Παράλληλα, το ΝΑΟ κατορθώνει να επιτελέσει τον ψυχαγωγικό του ρόλο μέσα από την αλληλεπίδρασή του με τον ηλικιωμένο χρήστη, προσφέροντάς του τη δυνατότητα να ενημερωθεί για προγραμματισμένα συμβάντα των επόμενων ημερών, αλλά και να επιλέξει, μέσω διαδραστικών εικόνων, την 1 4

21 αναπαραγωγή μουσικών κομματιών της αρεσκείας του. 1.3 ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΦΟΡΑΣ Σχήμα 1.2: Το σύστημα και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συνιστωσών του. ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΦΟΡΑΣ Η διάρθρωση του παρόντος εγγράφου ακολουθεί την κάτωθι δομή: Στο Μέρος Ι παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο που απαιτείται προκειμένου ο αναγνώστης να έχει μια πιο ολοκληρωμένη εποπτεία του θέματος και να κατανοήσει με περισσότερη ευκολία τις έννοιες που πραγματεύεται η δεδομένη εργασία. Συγκεκριμένα, τα κεφάλαια από τα οποία απαρτίζεται συνιστούν τα εξής: - Κεφάλαιο 2: Περιλαμβάνει μια ανασκόπηση της ερευνητικής περιοχής της κοινωνικής υποστηρικτικής ρομποτικής. Λεπτομερέστερα, παρατίθενται ερευνητικές εφαρμογές που έχουν πραγματωθεί στον επιστημονικό αυτό κλάδο με σκοπό τη σωματική και ψυχολογική αρωγή ευπαθών κοινωνικών ομάδων παιδικής και τρίτης ηλικίας. - Κεφάλαιο 3: Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζονται και αναλύονται συνοπτικά τα εργαλεία λογισμικού που χρησιμοποιήθηκαν για τη διεκπεραίωση της διπλωματικής εργασίας. Ειδικότερα, πραγματοποιείται αναφορά στα χαρακτηριστικά του ρομπότ ΝΑΟ, καθώς και στην πλατφόρμα RAPP και στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα εργαλεία λογισμικού με χρήση των οποίων υλοποιήθηκε ένας διακομιστής και μια βάση δεδομένων. Επιπλέον, αναφέρονται οι λειτουργίες που υποστηρίζει η διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογών 5

22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ του ημερολογίου της Google, καθώς και πρόσθετες βιβλιοθήκες λογισμικού που χρησιμοποιήθηκαν. Στο Μέρος ΙΙ αναλύεται το σύστημα που αναπτύχθηκε και η μεθοδολογία που τηρήθηκε για την υλοποίηση της επιδιωκόμενης ρομποτικής εφαρμογής. - Κεφάλαιο 4: Το κεφάλαιο αυτό απαρτίζεται από δύο διακριτά τμήματα. Το πρώτο αναφέρεται στην αρχιτεκτονική του συστήματος που σχεδιάστηκε και η οποία μπορεί να χρησιμεύσει για την ανάπτυξη πολυάριθμων ρομποτικών εφαρμογών συναφούς σκοπού. Συγκεκριμένα, αναλύονται οι επιτελούμενες λειτουργίες και η επικοινωνία των επιμέρους συνιστωσών του συστήματος. Στο δεύτερο τμήμα, περιγράφεται λεπτομερώς η ρομποτική εφαρμογή που υλοποιήθηκε στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας με χρήση της προαναφερθείσας αρχιτεκτονικής. Επεξηγούνται, ιδίως, οι μεθοδολογίες και οι λειτουργίες που διενεργούνται από το σύστημα κατά την αλληλεπίδραση όλων των εν δυνάμει χρηστών με αυτό. Στο Μέρος ΙΙΙ παρατίθεται ένα σενάριο χρήσης της αναπτυχθείσας εφαρμογής και η αξιολόγησή της από ειδικό. Επιπλέον, θίγονται ορισμένα ζητήματα που ανέκυψαν κατά την υλοποίησή της και προτάσεις για μελλοντική επέκταση: - Κεφάλαιο 5: Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο παρουσιάζεται ένα πλήρες σενάριο χρήσης του συστήματος από έναν ηλικιωμένο χρήστη και τον περιθάλποντά του και παρατίθενται τα στιγμιότυπα οθόνης που εμφανίζονται κατά την αλληλεπίδραση αμφοτέρων. Σύμφωνα με το σενάριο, ο ηλικιωμένος ακολουθεί συγκεκριμένη φαρμακευτική αγωγή, έχει προγραμματισμένα επερχόμενα συμβάντα και δείχνει προτίμηση σε ορισμένους μουσικούς καλλιτέχνες και είδη μουσικής. Συνεπώς, ο φροντιστής του καλείται να ορίσει υπενθυμίσεις για τα ανωτέρω, ενώ ο ηλικιωμένος προβαίνει σε ακρόαση των επιθυμητών μουσικών κομματιών με χρήση του συστήματος της εφαρμογής. - Κεφάλαιο 6: Το τελευταίο αυτό κεφάλαιο περιλαμβάνει την αξιολόγηση της υλοποιημένης εφαρμογής από ειδικό σχετικά με τη χρησιμότητα και την αποδοχή της από τους τελικούς χρήστες. Εν συνεχεία, γίνεται αναφορά σε ορισμένα διαδικαστικά προβλήματα που παρουσιάστηκαν κατά την εκπόνηση της διπλωματικής εργασίας και τέλος, γίνονται προτάσεις για μελλοντική βελτίωση και επέκταση. 6

23 MEPOΣ I ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ

24

25 2 ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Όπως αναφέρθηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο, η παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρεί τη συμβολή της στο φλέγον ζήτημα της κοινωνικής και τεχνολογικής ένταξης ατόμων τρίτης ηλικίας, αλλά και στη φυσική και ψυχολογική τους υποστήριξη. Προς το σκοπό αυτό, γίνεται χρήση του ανθρωπόμορφου ρομπότ ΝΑΟ, το οποίο καλείται να ανταπεξέλθει στο ρόλο του υποστηρικτικού ρομπότ, θέτοντας σε πράξη τις έννοιες της κοινωνικής υποστηρικτικής ρομποτικής. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι ο συγκεκριμένος επιστημονικός κλάδος παρουσιάζει εκθετικό ρυθμό ανάπτυξης τα τελευταία έτη, με τη συνεχή δημοσίευση πολυάριθμων ερευνητικών εφαρμογών επικουρικού, εκπαιδευτικού και ψυχαγωγικού σκοπού. Η πλειοψηφία αυτών, ωστόσο, φαίνεται να αποβλέπει στην αρωγή ευπαθών κοινωνικών ομάδων, παιδικής και τρίτης ηλικίας, μέσα από την παροχή σωματικής ή ψυχολογικής υποστήριξης. Εν συνεχεία, λοιπόν, πραγματοποιείται μια επισκόπηση της ερευνητικής αυτής περιοχής και παρατίθενται ορισμένες από τις εφαρμογές της. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΡΩΓΗΣ ΤΡΙΤΗΣ ΗΛΙΚΙΑΣ Ξεκινώντας με τα θέματα που ταλανίζουν την τρίτη ηλικία, έχει ήδη αναφερθεί, ότι στο εγγύς μέλλον οι δυτικές χώρες αναμένεται να αντιμετωπίσουν μια εμφανή μείωση εργατικού δυναμικού και συγκεκριμένα ειδικευμένου προσωπικού στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης [14]. Η έλλειψη αυτή, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι οι άνθρωποι προτιμούν να υφίστανται κατ οίκον περίθαλψη όσο το δυνατόν περισσότερο αντί να εισάγονται σε κατοικίες υποστηριζόμενης διαβίωσης ή σε οίκους ευγηρίας, φανερώνει ότι πέρα από επαρκές προσωπικό υγειονομικής περίθαλψης καθίστανται αναγκαίες και συσκευές υψηλής τεχνολογίας [15]. Προς εξυπηρέτηση του σκοπού αυτού, πολυάριθμες είναι οι σχετικές έρευνες που έχουν γίνει και εξακολουθούν να διεξάγονται. Έχει μελετηθεί ότι τα «κοινωνικά ρομπότ» (social robots), όπως το NAO, επιδρούν ευεργετικά σε άτομα τρίτης ηλικίας που κινδυνεύουν να αποκλειστούν μετά την επιδείνωση των φυσικών ή γνωστικών ικανοτήτων 9

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ τους[16]. Επιπλέον, παρουσιάζουν θετικό αντίκτυπο στα συναισθήματα και τη διάθεσή τους, καθώς η ανθρωποειδής τους εμφάνιση δίνει στα άτομα την αίσθηση ότι έχουν έναν σύντροφο παρά μια μηχανή και μειώνει το αίσθημα μοναξιάς και την κοινωνική στέρηση [20]. Παράλληλα, συμβάλλουν στη μείωση του άγχους και στην ενίσχυση του ανοσοποιητικού συστήματος των ηλικιωμένων ατόμων [24], ενώ πολλές μελέτες αναφέρουν ότι τα «κοινωνικά ρομπότ» πυροδοτούν αναμνήσεις από κοινωνικές και οικογενειακές σχέσεις των ηλικιωμένων στο παρελθόν και το παρόν [25],[26]. Χαρακτηριστικά, μια επέκταση στο ρομπότ NAO γνωστή ως RIA, από το πορτογαλικό Robô Idoso Activo (ενεργό ρομπότ για ηλικιωμένους), αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο Μηχανικών της Coimbra (ISEC) [27]. To ρομπότ RIA είναι μια πλατφόρμα NAO χαμηλού κόστους εξοπλισμένη με διάφορους αισθητήρες και ιδανικά προσαρμοσμένη ώστε να παρακολουθεί παθητικά πολλαπλές παραμέτρους, όπως η θερμοκρασία του σώματος, τα επίπεδα γλυκόζης, η αρτηριακή πίεση και ο καρδιακός ρυθμός, ενώ σε περιβαλλοντικό επίπεδο, να παρακολουθεί και να αξιολογεί πληροφορίες σχετικά με τη θερμοκρασία, την υγρασία, αλλά και να ανιχνεύει ενδεχόμενες πυρκαγιές, αλκοόλ και διαφορετικούς τύπους αερίου. Συνεπώς, το RIA δεν είναι μόνο σχεδιασμένο για κοινωνική αλληλεπίδραση με τους ηλικιωμένους, αλλά και ως αυτόνομο εργαλείο για την προώθηση της επαγγελματικής φροντίδας μέσω της ανάλυσης παραμέτρων υγείας και περιβάλλοντος, αλλά και για την παρακολούθηση και προώθηση της σωματικής δραστηριότητας στον ηλικιωμένο πληθυσμό. Στους απώτερους στόχους του έργου συγκαταλέγεται, μάλιστα, η πρόληψη οστεοαρθρικών ασθενειών, δηλαδή αρθροπάθειας και οστεοπόρωσης, καθώς και καρδιαγγειακών παθήσεων, όπως το οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου. Στο ίδιο ερευνητικό πεδίο κατευθύνθηκε και η μελέτη [28], η οποία επιδίωκε να διερευνήσει τη χρήση ενός ανθρωποειδούς ρομπότ σε μια ψυχοκινητική θεραπεία για άτομα με άνοια, εξετάζοντας τις δυνατότητες του ρομπότ να εμπλέκει τους συμμετέχοντες στη θεραπευτική παρέμβαση και την επίδρασή του στη συναισθηματική κατάστασή τους. Για την επίτευξη αυτού του στόχου, δημιουργήθηκε ένα σύντομο πρόγραμμα ψυχοκινητικής θεραπείας με τη συμμετοχή του ρομπότ ως βοηθού ενός αρμόδιου θεραπευτή. Στην πειραματική αξιολόγηση που ακολούθησε, οι συμμετέχοντες έλαβαν μέρος σε δύο είδη θεραπευτικών συνεδριών με την παρουσία ή απουσία του ρομπότ. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν υψηλή ενεργή ενασχόληση των ηλικιωμένων και στα δύο είδη συνεδριών, με περισσότερη θετική συναισθηματική ανταπόκριση στις συνεδρίες που περιλάμβαναν το ρομπότ. Η χρήση ενός κοινωνικού ρομπότ ως εργαλείου διαμεσολάβησης φάνηκε να προάγει τη συμμετοχή των ατόμων με άνοια στη θεραπευτική παρέμβαση, αυξάνοντας την άμεση ευεξία και ικανοποίησή τους. Ανάλογα ήταν και τα πορίσματα σχετικής έρευνας που διεξήχθη σε εγκαταστάσεις ιδρυματικής φροντίδας στην Αυστραλία [29], τα οποία αποκάλυψαν ότι η συναναστροφή ατόμων με άνοια με δύο κοινωνικά ρομπότ, τη Sophie και τον Jack, συνέβαλε θετικά στην ποιότητα της περίθαλψής τους. Θέτοντας τον πήχη ακόμη πιο ψηλά, οι Görer, Salah & Akın [30] επιχείρησαν το σχεδιασμό ενός αυτόνομου ρομποτικού εκπαιδευτή άσκησης για ηλικιωμένους. Αδιαμφισβήτητα, οι πραγματικοί εκπαιδευτές φυσικής αγωγής είναι περισσότερο ενδεδειγμένοι από τους ρομποτικούς ομόλογούς τους. Εντούτοις, το γεγονός ότι η διαθεσιμότητά τους περιορίζεται κατά κύριο λόγο σε ομαδικές συνεδρίες εντός μονάδων φροντίδας επιβαρύνει τα ηλικιωμένα άτομα με την απαιτούμενη 10

27 2.1 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΡΩΓΗΣ ΤΡΙΤΗΣ ΗΛΙΚΙΑΣ μετακίνηση. Κατ αυτόν τον τρόπο, ένας αυτόνομος ρομποτικός εκπαιδευτής αποτελεί μια σπουδαία διευκόλυνση, καθώς δύναται να προσφέρει πιο ευέλικτη υποστήριξη προσαρμοσμένη στις ανάγκες του εκάστοτε ατόμου, παρέχοντας μεμονωμένες συνεδρίες, αλλά και αυτόματη παρακολούθηση και απεικόνιση των επιδόσεών του. Ο ρομποτικός εκπαιδευτής της συγκεκριμένης μελέτης μαθαίνει αρχικά μέσω μίμησης μια σειρά από σωματικές ασκήσεις που του επιδεικνύει ένας ειδικός. Έπειτα, τις εκτελεί σε ένα σενάριο άσκησης παρέχοντας λεκτική καθοδήγηση για να συμπληρώσει την επίδειξή του, ενώ συγχρόνως παρακολουθεί τον ηλικιωμένο με κάμερα RGB-D, ώστε να διορθώνει τις κινήσεις του προσφέροντας λεκτική ανατροφοδότηση εν κινήσει. Για τις ανάγκες του έργου, σχεδιάστηκε ένα πρόγραμμα άσκησης σε συνεργασία με έναν οίκο ευγηρίας και η ανάλυση που ακολούθησε αποκάλυψε ότι οι ηλικιωμένοι μπορούν να ασκηθούν επιτυχώς με τη βοήθεια του ρομπότ, ενώ η ενεργή ενασχόλησή τους με το σύστημα διατηρείται ακόμη και κατόπιν πολλαπλών συνεδριών. Ανάλογες μελέτες, μάλιστα, μαρτυρούν ότι οι άνθρωποι είναι πιο πρόθυμοι να ακολουθήσουν τις υποδείξεις ενός πραγματικού ρομπότ σε σύγκριση με έναν εικονικό πράκτορα [31],[32],[33], διότι το πρώτο συνήθως θεωρείται πιο συναρπαστικό και ελκυστικό [32],[34],[35], κρατώντας το χρήστη περισσότερο ικανοποιημένο σε μακροπρόθεσμες αλληλεπιδράσεις με το σύστημα. Γύρω από το ερευνητικό θέμα που αγγίζει την τρίτη ηλικία κινήθηκε και το χρηματοδοτούμενο από την ΕΕ ερευνητικό πρόγραμμα KSERA (Knowledgeable SErvice Robots for Aging - Νοήμονα ρομπότ υπηρεσίας για τη γήρανση) [36],[37], για την ανάπτυξη ενός κοινωνικού υποστηρικτικού ρομπότ για ηλικιωμένους, ιδιαίτερα εκείνους που πάσχουν από Χρόνια Αποφρακτική Πνευμονοπάθεια (Chronic Obstructive Pulmonary Disease-COPD). Πρωταρχικός στόχος ήταν η υποστήριξη των ηλικιωμένων ατόμων στις καθημερινές τους δραστηριότητες και ανάγκες και η παροχή μέσων για την αποτελεσματική αυτοδιαχείριση της νόσου. Στα πλαίσια αυτής της έρευνας, υλοποιήθηκε μια πρωτότυπη παραλλαγή του ρομπότ ΝΑΟ με την προσάρτηση σε αυτό ενός προβολέα LED. Ο προβολέας αυτός προσφέρει ένα επιπλέον δίκτυο οπτικών πληροφοριών για τους χρήστες (κείμενο, εικόνα και βίντεο), το οποίο έχει τη δυνατότητα να προσεγγίζει το χρήστη όπου και αν βρίσκεται εντός της οικίας. Το σύστημα του ρομπότ είναι ενσωματωμένο σε ένα έξυπνο οικιακό περιβάλλον, που επιτρέπει μια ευρεία παρακολούθηση των δραστηριοτήτων του χρήστη, της κατάστασης υγείας του, αλλά και των περιβαλλοντικών συνθηκών. Κατά τη διάρκεια της έρευνας, το ρομπότ ΝΑΟ με τον προβολέα του συγκρίθηκαν με μια στατική οθόνη αφής και με ένα μεγάφωνο που προσομοίωνε ένα έξυπνο σπίτι [38]. Η νέα λύση του κινητού προβολέα έγινε καλά αποδεκτή, ενώ οι μεγαλύτερες διαστάσεις της προβολής και η δυνατότητά του να προσεγγίζει το χρήστη θεωρήθηκαν υπερέχοντα χαρακτηριστικά έναντι της στατικής οθόνης. Επιπρόσθετα, το ρομπότ NAO προτιμήθηκε συγκριτικά με την οθόνη για να παρακινήσει το χρήστη να εκτελέσει ένα καθήκον, να ελκύσει την προσοχή του και να τον παρακινήσει σε σωματική άσκηση. Από την άλλη, το ΝΑΟ θεωρήθηκε περισσότερο ελκυστικό και ζωντανό από το μεγάφωνο, ενώ η δυνατότητα καθοδήγησής του και ελέγχου των συσκευών του χώρου, μέσω φωνητικών εντολών, σημειώθηκε ως πολύ χρήσιμη και σημαντική. Επιλογικά, οι συμμετέχοντες χαρακτήρισαν το ρομπότ αβλαβές και ικανό να παρέχει αξιόπιστες πληροφορίες σχετικά με τις συνθήκες εσωτερικού και εξωτερικού χώρου. Αξιοσημείωτο είναι και το ερευνητικό έργο του προγράμματος RAPP [9] (Robotic 11

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Applications for Delivering Smart User Empowering Applications - Ρομποτικές Εφαρμογές για την Διανομή Έξυπνων Εφαρμογών Ενίσχυσης Χρηστών), το οποίο αποβλέπει στην παροχή ρομποτικών εφαρμογών (RApps) κατάλληλων για ηλικιωμένους που διατρέχουν υψηλό κίνδυνο κοινωνικού αποκλεισμού. Για τις ανάγκες του έργου, χρησιμοποιήθηκαν δύο ρομποτικές πλατφόρμες: το ανθρωποειδές ρομπότ ΝΑΟ και το ρομπότ ANG-MED τύπου τροχήλατου περιπατητήρα 1. Η αξιολόγηση του συστήματος RAPP πραγματοποιήθηκε μέσω τριών διαφορετικών πιλοτικών περιπτώσεων, καθεμία από τις οποίες αφορούσε χρήστες οι οποίοι είτε α) είναι τεχνολογικά αναλφάβητοι, β) διαγνώστηκαν με Ήπια Γνωστική Διαταραχή (Mild Cognitive Impairment - MCI) ή γ) είναι σε διαδικασία αποκατάστασης κατάγματος ισχίου. Στα πλαίσια της έρευνας σχεδιάστηκαν και δοκιμάστηκαν ρομποτικές εφαρμογές που αφορούν καθημερινές δραστηριότητες των ατόμων τρίτης ηλικίας, όπως η επικοινωνία με τους φίλους και την οικογένειά τους, η ενημέρωση σχετικά με τοπικές και διεθνείς ειδήσεις, αλλά και σχετικά με καιρικές συνθήκες και προβλέψεις, προκειμένου να ενισχυθεί η προσπάθεια για την κοινωνική τους ένταξη [10]. Ταυτόχρονα, ένα ακόμη από τα εγχειρήματα προέβλεπε την ανίχνευση πιθανών κινδύνων από το ΝΑΟ, για την επίτευξη μιας ασφαλούς κατ οίκον διαβίωσης [39]. Όσον αφορά άτομα που πάσχουν από Ήπια Γνωστική Διαταραχή, αναπτύχθηκε ένα σύνολο εξατομικευμένων γνωστικών ασκήσεων, για τη μέτρηση των επιδόσεών τους σε διαφορετικές γνωστικές πτυχές, συμπεριλαμβανομένων των αριθμητικών δεξιοτήτων, των συλλογιστικών και των ικανοτήτων μνήμης και αντίληψης [40]. Τα διαδραστικά αυτά τεστ σχεδιάστηκαν γύρω από σενάρια πραγματικού κόσμου (οικολογικά), ούτως ώστε να μοιάζουν με καθημερινές δραστηριότητες και, επομένως, να διατηρούν το ενδιαφέρον του χρήστη αμείωτο αυξάνοντας τη συμμόρφωσή του με το θεραπευτικό σχήμα. Παράλληλα, ο τύπος, το επίπεδο δυσκολίας και η επιλογή μιας από τις παραλλαγές των γνωστικών παιχνιδιών καθορίζονται ανάλογα με το ιστορικό χρήσης του ασθενούς. Η παρακολούθηση της απόδοσής του στις γνωστικές εξετάσεις αποσκοπεί στην περαιτέρω σύνδεση των συλλεγμένων δεδομένων με την ιατρική περίθαλψη ή με τις αλλαγές στον τρόπο ζωής του ηλικιωμένου και μακροπρόθεσμα στην αποτελεσματικότερη κατανόηση της φύσης της γνωσιακής παρακμής. Για τα άτομα που υπέστησαν κάταγμα ισχίου, χρησιμοποιήθηκε το ρομπότ ANG-MED του πανεπιστημίου INRIA για την παροχή υποστήριξης και την επιτάχυνση της διαδικασίας ανάρρωσης και αποκατάστασής τους, βάσει των χαρακτηριστικών και των αναγκών του κάθε χρήστη [41]. Ο τροχήλατος περιπατητήρας (rollator) είναι σε θέση να συμβάλλει στη βελτίωση του επιπέδου δραστηριότητας του ασθενούς υποστηρίζοντας την εκτέλεση ασκήσεων προσαρμοσμένων στη φυσική του κατάσταση. Συγχρόνως, το σύστημα πραγματοποιεί παρακολούθηση των παραμέτρων βάδισης του κάθε χρήστη, με στόχο να αναλυθούν το μοτίβο περπατήματος και οι επακόλουθες βελτιώσεις και να αναφερθούν στον επαγγελματία θεραπευτή του. Τα πειράματα που διεξήχθησαν επιβεβαίωσαν τον ορθό σχεδιασμό και την επιτυχή λειτουργία του συστήματος και οι συμμετέχοντες εξέφρασαν την ικανοποίησή τους για τις ρομποτικές εφαρμογές, τις οποίες χαρακτήρισαν γενικά ως ευχάριστες, απλές στη χρήση, ενθαρρυντικές και προσαρμοσμένες στις ανάγκες τους. Όσον αφορά τις δραστηριότητες και τα γνωστικά παιχνίδια, η απόδοση των ηλικιωμένων στη χρήση των εφαρμογών μέσω του NAO

29 2.2 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΡΩΓΗΣ ΠΑΙΔΙΚΗΣ ΗΛΙΚΙΑΣ ήταν εξαιρετική και οι ίδιοι ευνόησαν περισσότερο τη χρήση του ρομπότ αντί του υπολογιστή, καθότι μπορούσαν εύκολα να το χειριστούν με φωνητικές εντολές και απλές διαδικασίες. Από την άλλη πλευρά, η υποστήριξη βάδισης και η αντίστοιχη παρεχόμενη παρακολούθηση επέτρεψαν στους χρήστες να εκτελούν ορθά τις καθημερινές ασκήσεις αποκατάστασης με ελάχιστη παρέμβαση από τον αρμόδιο φροντιστή, διορθώνοντας τη θέση και τις κινήσεις τους σύμφωνα με την ανατροφοδότηση του συστήματος. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΡΩΓΗΣ ΠΑΙΔΙΚΗΣ ΗΛΙΚΙΑΣ Προχωρώντας, χρήζουν ιδιαίτερης προσοχής και προβλήματα υγείας που αγγίζουν την παιδική ηλικία. Ουσιαστικές γνωστικές και συναισθηματικές δυσκολίες κατά την αποδοχή και διαβίωση με την ασθένειά τους καλούνται να αντιμετωπίσουν τα παιδιά με διαβήτη, ενώ καθώς μεγαλώνουν, καθίσταται αναγκαία η αυτοδιαχείριση της κατάστασής τους χωρίς τη ρητή εποπτεία των γονέων ή των φροντιστών. Αυτή η διαδικασία απαιτεί από τα ίδια τα παιδιά να ξεπεράσουν μια απότομη καμπύλη μάθησης και για το λόγο αυτόν, η παροχή κατάλληλης υποστήριξης σε αυτά είναι υψίστης σημασίας. Έρευνες έχουν καταδείξει ότι ένα ρομπότ θα μπορούσε να συμβάλλει σε αυτό το εγχείρημα. Συγκεκριμένα, η μελέτη των Baroni et al. [42] απευθύνεται σε διαβητικά παιδιά ηλικίας 7 έως 12 ετών, καθώς αυτό είναι το ηλικιακό εύρος στο οποίο, ανάλογα με το επίπεδο ωριμότητας, τα παιδιά αρχίζουν να αυτοδιαχειρίζονται την ασθένειά τους και να κάνουν τις πρώτες ανεξάρτητες επιλογές τους (π.χ. αθλήματα κ.λπ.). Ο στόχος αυτής της μελέτης ήταν να διερευνηθεί η δυνατότητα ενός ρομποτικού συντρόφου να συμπαρασταθεί σε διαβητικά παιδιά, σε διαφορετικές πτυχές της καθημερινής τους ζωής και για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκε μια σειρά συνεδριών με 22 οικογένειες με διαβητικό παιδί. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων πρότειναν μια σειρά συγκεκριμένων λειτουργιών που θα μπορούσε να επιτελέσει ένα ρομπότ σύντροφος, όπως ψυχολογική υποστήριξη, επίβλεψη και έλεγχο της θεραπευτικής αγωγής και της φυσικής κατάστασης των παιδιών, προκειμένου να υποστηρίξει τα διαβητικά παιδιά στην καθημερινή τους ζωή και να αποτελέσει μέσο για μια πιο ψύχραιμη αντιμετώπιση δύσκολων στιγμών, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια νοσηλείας. Το ζήτημα αυτό μελέτησε και το ερευνητικό έργο ALIZ-E [43],[44]. Φιλοδοξία του έργου αυτού ήταν να αναπτύξει ενσώματα γνωστικά ρομπότ (Embodied Cognitive Robots) για αξιόπιστη συναισθηματική αλληλεπίδραση με νεαρούς χρήστες σε μια εκτεταμένη και πιθανώς ασυνεχή περίοδο, με χρήση του ρομπότ NAO και του μεσολογισμικού Urbi (middleware Urbi) [45]. Το ολοκληρωμένο σύστημα, που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της έρευνας, περιλαμβάνει τις συνιστώσες για την αναγνώριση, ερμηνεία και παραγωγή ομιλίας και χειρονομιών, την ανάπτυξη διαλόγου και τη μοντελοποίηση χρηστών. Προκειμένου να καταστεί η ομιλία του ρομπότ όσο το δυνατόν πιο φυσική και ελκυστική σε παιδιά πραγματοποιήθηκε, επιπλέον, χρήση της πλατφόρμας Mary TTS [46] για τη σύνθεση παιδικής φωνής, καθώς και για την τροποποίηση της προσωδίας των παραγόμενων λέξεων, ούτως ώστε αυτή να αντικατοπτρίζει συναισθήματα. Για την εξαγωγή συμπερασμάτων, διεξήχθησαν πειράματα σε σχολικές και νοσοκομειακές εγκαταστάσεις με τη 13

30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ συμμετοχή παιδιών που είχαν διαγνωστεί με μεταβολικές διαταραχές και συγκεκριμένα διαβήτη και παχυσαρκία. Απώτερος σκοπός της μελέτης ήταν η ανάπτυξη ρομπότ ικανών να αλληλεπιδράσουν με αυτά τα παιδιά λειτουργώντας ως «σύντροφοι» και «σύμβουλοι», προκειμένου να βελτιώσουν τη διαμονή τους κατά τη διάρκεια νοσηλείας, να ενισχύσουν την ευεξία τους και να τα υποστηρίξουν στη διαχείριση της νόσου. Η έρευνα, ανάπτυξη και αξιολόγηση του έργου ALIZ-E παρέχει χρήσιμα αποτελέσματα τα οποία δείχνουν ότι η αλληλεπίδραση των παιδιών με το ρομπότ αξιολογήθηκε πολύ θετικά και ότι τα παιδιά ανταποκρίνονται καλύτερα σε ένα ρομπότ με εξατομικευμένη συμπεριφορά. Σημαντικά είναι και τα έργα που αφορούν παιδιά με διαταραχές του αυτιστικού φάσματος (Autism Spectrum Disorders - ASD) ένα ζήτημα που καθίσταται βαθμηδόν μια παγκόσμια πρόκληση, καθότι ο αριθμός των παιδιών που επηρεάζονται αυξάνεται δραστικά. Τα αυτιστικά παιδιά πάσχουν από διαταραχές που πλήττουν τις κοινωνικές τους αλληλεπιδράσεις, αλλά και τις γλωσσικές, επικοινωνιακές, γνωστικές και ψυχοκινητικές τους δεξιότητες. Επίσης, έχουν πολύ μικρή διάρκεια προσοχής και λόγω αυτού, η θεραπεία αυτισμού απαιτεί τρόπους ψυχαγωγίας ώστε να επιτευχθεί αλληλεπίδραση μεγάλης διάρκειας με αυτά. Προς το σκοπό αυτό, μια μελέτη των Shamsuddin & Yussof [47],[48] χρησιμοποιεί τη ρομποτική παρέμβαση για παιδιά που υποφέρουν από ισόβια αναπτυξιακή διαταραχή και εμπίπτουν στην κατηγορία της μέτριας νοητικής υστέρησης, προκειμένου να τα βοηθήσει σε τομείς κοινωνικοποίησης και επικοινωνίας. Η έρευνα επιδίωκε να μετρήσει την αρχική αντίδραση και συμπεριφορά ενός αυτιστικού παιδιού σε μια πρώτη του επαφή με το ανθρωπόμορφο ΝΑΟ. Η επιλογή σε ρομπότ ήταν η συγκεκριμένη, γιατί η απλή εμφάνιση του ΝΑΟ σε σύγκριση με τους πραγματικούς ανθρώπους το καθιστά πιο προσφιλές σε παιδιά με αυτισμό. Οι πειραματικές διαδικασίες προέβλεπαν να εκτελέσει το ΝΑΟ βασικές και απλές συνιστώσες επικοινωνίας μέσα από μια σειρά από διαφορετικές ενότητες και τα πρωταρχικά αποτελέσματα φανέρωσαν ότι η αλληλεπίδραση, που κατορθώνει να επιτύχει, είναι ικανή να καταστείλει την αυτιστική συμπεριφορά του παιδιού κατά τη διάρκεια μιας ενιαίας συνόδου. Μάλιστα, παρατηρήθηκε περισσότερη οπτική επαφή του παιδιού με το ρομπότ πάρα με τον πραγματικό δάσκαλό του στο περιβάλλον της τάξης. Αντίστοιχα, στο [49] το NAO χρησιμοποιείται ως μέρος μιας χορευτικής θεραπείας για αυτιστικά παιδιά. Προκειμένου να διερευνηθεί η αποτελεσματικότητα της μεθόδου, συγκρίθηκαν τρία σκηνικά που περιλάμβαναν το ΝΑΟ, έναν θεραπευτή και ένα άγνωστο άτομο κατά τη διάρκεια του χορού. Τα ευρήματα μαρτυρούν ότι ένα ρομπότ είναι ικανό να προσελκύσει την προσοχή των παιδιών, ούτως ώστε να επικεντρωθούν στη θεραπεία και να μάθουν τις κοινωνικές δεξιότητες και, επομένως, δύναται να αποτελέσει αποτελεσματικό εκπαιδευτικό παράγοντα για τα αυτιστικά παιδιά και ιδιαίτερα, ως μέρος της χορευτικής θεραπείας Προχωρώντας, στο [50] οι Moorthy & Pugazhenthi επικεντρώνονται στη διδασκαλία ψυχοκινητικών δεξιοτήτων σε αυτιστικά παιδιά με τη χρήση ενός ρομποτικού εκπαιδευτικού εξοπλισμού. Το αντικείμενο της εκπαίδευσης συνίσταται στην εκμάθηση από το παιδί της έννοιας των κατευθύνσεων και της δυνατότητας χειρισμού ενός χειριστηρίου (joystick) για τον έλεγχο του ρομπότ, σύμφωνα με τις δοθείσες οδηγίες ενός θεραπευτή. Οι δοκιμές που διεξήχθησαν αποκάλυψαν τη θετική ανταπόκριση της χρήσης του ρομποτικού εξοπλισμού για τη μετάδοση της γνώσης των κατευθύνσεων, του δραγμού (της σύλληψης ενός αντικειμένου στην 14

31 2.2 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΡΩΓΗΣ ΠΑΙΔΙΚΗΣ ΗΛΙΚΙΑΣ παλάμη) και του συντονισμού χεριών - ματιών. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει και ένα πρόσφατο εγχείρημα των Baraka et al. που βρίσκεται σε εξέλιξη και αποσκοπεί στην αλληλεπίδραση με ένα πρωτότυπο ανθρωποειδές ρομπότ [51]. Το συγκεκριμένο ρομπότ μπορεί να προσαρμοστεί ώστε να εμφανίζει συμπεριφορές, οι οποίες συνήθως παρατηρούνται σε παιδιά με αυτισμό κατά μήκος διαφορετικών βαθμών σοβαρότητας. Αρχικά, οι συμπεριφορές του ρομπότ έχουν σχεδιαστεί ως αποκρίσεις σε τρεις διαφορετικές οικογένειες ερεθισμάτων, με βάση το πρόγραμμα Διαγνωστικής Παρατήρησης Αυτισμού (ADOS- 2 1 ). Ακολούθως, οι συμπεριφορές αυτές έχουν ενσωματωθεί σε έναν προσαρμόσιμο αυτόνομο πράκτορα, με τον οποίο οι άνθρωποι μπορούν να αλληλεπιδρούν συνεχώς μέσω προκαθορισμένων δράσεων. Η αυτόνομη αυτή αρχιτεκτονική επιτρέπει στο ρομπότ να ανιχνεύει και να αποκρίνεται αυτόματα στις παραμέτρους της αλληλεπίδρασης, όπως τα λεκτικά και μη λεκτικά ερεθίσματα, καθώς και το σημείο προέλευσης της φωνής. Σε ένα τρίτο βήμα, πραγματοποιείται αξιολόγηση των συμπεριφορών του συστήματος με τη διεξαγωγή μελέτης από εμπειρογνώμονες. Το έργο αυτό χαράσσει το δρόμο προς δυνητικά καινοτόμους τρόπους κατάρτισης των αρμόδιων θεραπευτών, διαδραστικές λύσεις για την ενημέρωση των ανθρώπων σχετικά με τις διαφορετικές μορφές αυτισμού, αλλά και προς νέες μεθόδους αποκατάστασης παιδιών με αυτισμό μέσα από τη χρήση προσαρμοστικών ρομπότ

32

33 3 ΕΡΓΑΛΕΙΑ & ΤΕΧΝΙΚΕΣ Στο ακόλουθο κεφάλαιο, παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο βάσει του οποίου αναπτύχθηκε η παρούσα διπλωματική εργασία, ήτοι τα εργαλεία και οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για τη διεκπεραίωσή της. Οι επιτελούμενες λειτουργίες του δεδομένου εγχειρήματος συνίστανται στον έλεγχο του ρομπότ ΝΑΟ, στη διαχείριση ενός διακομιστή (server) και μιας βάσης δεδομένων, στον ορισμό υπενθυμίσεων για συμβάντα της καθημερινότητας και στην αλληλεπίδραση ρομπότ χρήστη. Τα εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν για την υλοποίηση των ανωτέρω παρατίθενται εν συνεχεία και απαριθμούνται στα κάτωθι: RAPP framework Swagger framework MongoDB Google Calendar API Schedule API OpenCV ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ ΡΟΜΠΟΤ ΝΑΟ - RAPP FRAMEWORK ΡΟΜΠΟΤ NAO Όπως αναφέρθηκε συνοπτικά στα προηγούμενα κεφάλαια, το ρόλο του κοινωνικού υποστηρικτικού ρομπότ, στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, καλείται να επιτελέσει το ανθρωπόμορφο ΝΑΟ, ύψους 58 εκατοστών. Σχεδιασμένο από την SoftBank Robotics (πρώην Aldebaran), εν έτει 2006, το ΝΑΟ εξακολουθεί να εξελίσσεται συνεχώς, όντας επί του παρόντος στην 5 η έκδοσή του. Ένα πλήθος αισθητήρων, κινητήρων και λογισμικό που βασίζεται στο λειτουργικό σύστημα NAOqi OS του παρέχουν τη δυνατότητα να πλοηγείται στο χώρο και να αλληλεπιδρά με ανθρώπους. Πιο συγκεκριμένα, το ΝΑΟ ως ανθρωπόμορφο ρομπότ διαθέτει 25 βαθμούς ελευθερίας που του επιτρέπουν να κινείται και να προσαρμόζεται στο περιβάλλον 17

34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΕΡΓΑΛΕΙΑ & ΤΕΧΝΙΚΕΣ του, διατηρώντας ταυτόχρονα την ισορροπία του και έχοντας επίγνωση της στάσης του σώματός του (όρθια, καθιστή κ.λπ.). Παράλληλα, οι πολυάριθμοι αισθητήρες αφής στο κεφάλι, στα χέρια και στα πόδια του, όπως επίσης και οι αισθητήρες απόστασης (Sonars - SOund Navigation And Ranging) που φέρει, το καθιστούν ικανό να αντιλαμβάνεται τον περιβάλλοντα χώρο και να εντοπίζει τον εαυτό του σε αυτόν, ενώ οι δύο πρόσθετες κάμερες που ενυπάρχουν στο κεφάλι του, υποστηρίζουν την καταγραφή αυτού προς αναγνώριση σχημάτων, προσώπων και αντικειμένων. Από την άλλη, η αλληλεπίδρασή του με τους ανθρώπους πραγματώνεται με τρόπο φυσικό, καθότι τέσσερα (4) κατευθυντικά μικρόφωνα και μεγάφωνα του δίνουν τη δυνατότητα ομιλίας και ακοής, αλλά και αναπαραγωγής ανθρώπινης συμπεριφοράς. Τέλος, αξιοσημείωτη είναι και η ευελιξία της πρόσβασής του στο διαδίκτυο, μέσω ασύρματης και ενσύρματης σύνδεσης (WiFi & Ethernet). Σχήμα 3.1: Το ρομπότ ΝΑΟ και τα τεχνικά του χαρακτηριστικά RAPP FRAMEWORK Ο έλεγχος του ρομπότ ΝΑΟ, στα πλαίσια της εργασίας, πραγματοποιήθηκε με τη χρήση της πλατφόρμας του ερευνητικού προγράμματος RAPP 1. Ενόψει της ραγδαίας εξάπλωσης των κοινωνικών ρομπότ και της συμμετοχής αυτών σε πτυχές της καθημερινής ζωής, το πρόγραμμα RAPP παρουσιάζει τα ρομπότ ως πλατφόρμες λογισμικού σε μια προσπάθεια να προσελκύσει το ενδιαφέρον των προγραμματιστών, να μειώσει το σχετικό κόστος και να επιτρέψει αυξημένη αυτονομία, κοινωνική ένταξη και συνολική ποιότητα ζωής για τους ηλικιωμένους [52]. Ειδικότερα, το πρόγραμμα RAPP παρέχει μια πλατφόρμα λογισμικού ανοιχτού κώδικα για τη δημιουργία και διανομή ρομποτικών εφαρμογών (RApps), ικανών να εκτελεστούν αυτούσιες σε διαφορετικά είδη ρομπότ. Κατ αυτό τον τρόπο, προσφέρει

35 3.1 ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ ΡΟΜΠΟΤ ΝΑΟ RAPP FRAMEWORK στους προγραμματιστές τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν μια κοινή διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογών (Application Programming Interface API) για την πρόσβασή τους στους αισθητήρες και τους ενεργοποιητές του εκάστοτε ρομπότ. Η υιοθέτηση ενός κοινού API παρέχει στους προγραμματιστές την απαιτούμενη ευελιξία για την ανάπτυξη εφαρμογών, που θα απευθύνονται σε άτομα με διαφορετικές ανάγκες, δυνατότητες και προσδοκίες, ενώ παράλληλα, θα σέβονται την ιδιωτικότητα και την αυτονομία τους. Η συνολική αρχιτεκτονική του συστήματος του RAPP παρουσιάζεται στην εικόνα 3.1. Το RAPP, ως κατανεμημένη αρχιτεκτονική, απαρτίζεται από τα Store, Platform, και Cloud, που ενυπάρχουν στο επίπεδο του νέφους (cloud) και από το επίπεδο Robot, που αφορά την πλατφόρμα λογισμικού του εκάστοτε ρομπότ. Τα προαναφερθέντα επίπεδα χωρίζονται περαιτέρω σε επιμέρους συνιστώσες και συστήματα, τα οποία με τη σειρά τους ομαδοποιούνται σε οντότητες. Μια ρομποτική εφαρμογή (RApp) αντιπροσωπεύει ένα στιγμιότυπο εφαρμογής, την οποία παρέχει ένας προγραμματιστής και εκτελείται στην αρχιτεκτονική RAPP χρησιμοποιώντας ένα ή περισσότερα υποσυστήματα. Το περιεχόμενό της μπορεί να ποικίλει από μία απλή εφαρμογή για ένα μόνο ρομπότ, έως μία προηγμένη ρεαλιστική εφαρμογή για συνεργατική χρήση από πολλαπλά ρομπότ. Η εκτέλεσή της πραγματώνεται, κατά κύριο λόγο, στην πλατφόρμα του εκάστοτε ρομπότ (Robot platform), ωστόσο ορισμένα τμήματά της ενδέχεται να ενυπάρχουν στο νέφος ή να χρησιμοποιούν υπηρεσίες αυτού. Η δυνατότητα αυτή της κατανεμημένης εκτέλεσης, μεταξύ ρομπότ και νέφους, αποτελεί σπουδαίο προσόν του συστήματος, καθότι περιορισμοί πόρων του ρομπότ καθιστούν αδύνατη την εκτέλεση υπολογιστικά δαπανηρών αλγορίθμων στην πλατφόρμα του. Σχήμα 3.2: Μια επισκόπηση της αρχιτεκτονικής RAPP με τα κύρια επίπεδα και τα αντίστοιχα υποσυστήματά της [9]. 19

36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΕΡΓΑΛΕΙΑ & ΤΕΧΝΙΚΕΣ Οι ρομποτικές εφαρμογές διατίθενται για εκτέλεση μέσω του RAPP Store. Το συγκεκριμένο επίπεδο, αποτελεί τη διαδικτυακή διεπαφή του συστήματος, στο οποίο πραγματοποιείται η εγγραφή των κατόχων ρομπότ και των νέων μη εγγεγραμμένων ρομπότ και η περαιτέρω πρόσβασή τους στις υποδομές του RAPP. Επιπρόσθετα, λειτουργώντας ως αποθετήριο ρομποτικών εφαρμογών (Application Repository) επιτρέπει στο χρήστη να υποβάλει τις εφαρμογές του και να ορίσει σχετικές μεταπληροφορίες και εν τέλει, οι εφαρμογές αυτές να καταστούν διαθέσιμες για όλα τα ρομπότ. Κατόπιν υποβολής μιας ρομποτικής εφαρμογής και έπειτα από την προβλεπόμενη επικύρωση της ασφάλειας του περιεχομένου της από το σύστημα, το Store την κατανέμει για εκτέλεση στις επιμέρους συνιστώσες του συστήματος. Το κάθε ρομπότ, από την πλευρά του, έχει το δικαίωμα να ανακτήσει πληροφορίες σχετικά με διαθέσιμες εφαρμογές, που είναι συμβατές με την πλατφόρμα του και να πραγματοποιήσει λήψη αυτών σε μορφή προ-μεταγλωττισμένων εκτελέσιμων αρχείων. Τέλος, στο περιβάλλον του Store υποστηρίζεται η άσκηση υποβολή κριτικής και η βαθμολόγηση των παρεχόμενων RApps από χρήστες και ειδικούς. Προχωρώντας, στο εσωτερικό της δομής του RAPP Platform υφίσταται το RAPP Improvement Centre - RIC, το οποίο αντιπροσωπεύει μια πλατφόρμα ανοιχτού κώδικα που ενυπάρχει στο νέφος και εμπεριέχει πληθώρα διαδικτυακών υπηρεσιών (services) με λειτουργικότητες υψηλού επιπέδου. Οι δεδομένες υπηρεσίες δύνανται να χρησιμοποιηθούν από οποιοδήποτε τμήμα της πλατφόρμας του συστήματος ή του ρομπότ και να ανταπεξέλθουν αποτελεσματικά στην εκτέλεση υπολογιστικά δαπανηρών και λειτουργικά προηγμένων εφαρμογών. Όσον αφορά τα πρωτόκολλα επικοινωνίας της πλατφόρμας RAPP, αυτά εξυπηρετούν την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ εσωτερικών δομικών στοιχείων της, αλλά και με τις πλατφόρμες των ρομπότ. Επιπρόσθετα, ένας διακομιστής αυθεντικοποίησης αναλαμβάνει τη διαχείριση των δικαιωμάτων πρόσβασης ρομπότ και χρηστών στις υπηρεσίες της πλατφόρμας. Το τελευταίο τμήμα του συστήματος που ενυπάρχει στο νέφος είναι οι ονομαζόμενοι πράκτορες νέφους (Cloud Agents). Ένας πράκτορας νέφους διαθέτει έναν κοινό χώρο εργασίας, όπου οποιοσδήποτε προγραμματιστής ρομποτικών εφαρμογών μπορεί να εναποθέσει υπολογιστικά δαπανηρές διεργασίες, οι οποίες δεν υποστηρίζονται ακόμη από τις υπηρεσίες του RAPP Improvement Centre. Κάθε προγραμματιστής έχει τη δυνατότητα να αναπτύξει προσαρμοσμένες διεργασίες και υπηρεσίες, που θα εκτελούνται σε αυτόν τον απομονωμένο χώρο εργασίας, προκειμένου να παράσχουν λειτουργίες υποστήριξης στις ρομποτικές του εφαρμογές. Από την πλευρά της ρομποτικής πλατφόρμας, τα συστήματα που αξίζει να αναλυθούν είναι ο στατικός και ο δυναμικός πράκτορας (Core & Dynamic Agent). Ο Core Agent είναι προ-εγκατεστημένος σε κάθε ρομπότ και συνίσταται από τρία τμήματα με ξεχωριστές λειτουργικότητες. Το πρώτο αφορά την αλληλεπίδρασή του με το RAPP Store, από το οποίο λαμβάνει και αξιοποιεί τις διαθέσιμες ρομποτικές εφαρμογές, καθώς και πληροφορίες και συνδέσμους λήψης (URLs) για οποιεσδήποτε από αυτές. Στη συνέχεια, το επόμενο τμήμα, ονομαζόμενο RAPP Robot API, αφορά μια διεπαφή αποτελούμενη από κλήσεις υπηρεσιών που παραχωρούν πρόσβαση σε λειτουργικότητες χαμηλού επιπέδου του εκάστοτε ρομπότ (αισθητήρες, ενεργοποιητές κ.λπ.) και είναι σχεδιασμένη ούτως ώστε οι ρομποτικές εφαρμογές να είναι υλοποιήσιμες από διάφορα είδη ρομπότ (robot-agnostic). Μεταξύ αυτών των - φιλικών προς το χρήστη - υπηρεσιών, συγκαταλέγονται και οι κλήσεις Audio RAPP 20

37 3.2 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΑΚΟΜΙΣΤΗ SWAGGER FRAMEWORK Python API, Motion RAPP Python API και Sensors RAPP Python API, που χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διεκπεραίωση της παρούσας διπλωματικής εργασίας, για την επίτευξη προφορικής και κινητικής αλληλεπίδρασης του ρομπότ με τον ηλικιωμένο χρήστη. Το δε τελευταίο τμήμα εμπεριέχει ρομποτικούς αλγορίθμους, οι οποίοι δεν μπορούν να υποστούν κατανεμημένη ή εξ ολοκλήρου εκτέλεση σε απομακρυσμένες πλατφόρμες, διότι υπόκεινται σε φυσικούς περιορισμούς της πλατφόρμας του ρομπότ. Όσον αφορά το δυναμικό πράκτορα, πρόκειται για οποιαδήποτε εφαρμογή τίθεται σε λειτουργία από το στατικό. Επεξηγηματικά, κάθε ρομποτική εφαρμογή, κατόπιν της επιτυχούς ενεργοποίησής της, συνιστά έναν ελεγκτή ο οποίος μπορεί να υφίσταται δυναμική εκτέλεση ή τερματισμό από το στατικό πράκτορα. Οφείλει να σημειωθεί, ωστόσο, ότι κατά την εκτέλεση του δυναμικού πράκτορα, τουτέστι της ρομποτικής εφαρμογής, ο στατικός εισέρχεται στο παρασκήνιο όσον αφορά τον έλεγχο του ρομπότ, έως ότου η εφαρμογή ολοκληρωθεί ή διακοπεί. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΑΚΟΜΙΣΤΗ - SWAGGER FRAMEWORK Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, αναδύθηκε η ανάγκη της υλοποίησης ενός διακομιστή (server), για την παροχή διαδικτυακών υπηρεσιών ικανών να διαχειρίζονται αρχεία εικόνων και μουσικής. Οι διαδικτυακές υπηρεσίες που αναπτύχθηκαν είναι τύπου REST (RESTful web services), δηλαδή υπηρεσίες που υπόκεινται σε ορισμένους αρχιτεκτονικούς περιορισμούς. Ειδικότερα, ο όρος REST (REpresentational State Transfer - Μετάθεση Αντιπροσωπευτικής Κατάστασης) αντιπροσωπεύει ένα αρχιτεκτονικό στυλ για διανεμημένα συστήματα υπερ-μέσων, το οποίο έχει καταστεί ιδιαίτερα δημοφιλές λόγω της απλότητάς του και του γεγονότος ότι βασίζεται σε υπάρχοντα συστήματα και χαρακτηριστικά του πρωτοκόλλου HTTP (Hypertext Transfer Protocol Πρωτόκολλο Μεταφοράς Υπερκειμένου). Οι εφαρμογές και οι υπηρεσίες τύπου REST αναπτύσσονται με τη χρήση οποιασδήποτε γλώσσας (που υποστηρίζει τη χρήση του πρωτοκόλλου HTTP), παρέχοντας στους προγραμματιστές την ευελιξία να επιλέγουν τεχνολογίες της προτίμησής τους. Τα συστήματα REST επιδιώκουν γρήγορη απόδοση, αξιοπιστία και ικανότητα ανάπτυξης εφαρμογών και η ευρεία εξάπλωσή τους έχει επιφέρει την εμφάνιση αρκετών εργαλείων λογισμικού, που υποστηρίζουν την παραγωγή διαδικτυακών υπηρεσιών αυτού του τύπου. Μεταξύ των εργαλείων αυτών, συγκαταλέγεται και το Swagger framework 1, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία και τη διαχείριση του απαιτούμενου διακομιστή. Πρόκειται για ένα σύνολο εργαλείων λογισμικού ανοιχτού κώδικα, που επιτρέπει σε προγραμματιστές να σχεδιάζουν, να αναπτύσσουν, να τεκμηριώνουν (document) και να καταναλώνουν διεπαφές προγραμματισμού εφαρμογών τύπου REST (RESTful APIs). Τα εργαλεία του Swagger βασίζονται στην προδιαγραφή OpenAPI (OpenAPI specification), η οποία επιτρέπει την περιγραφή ολόκληρου του

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΕΡΓΑΛΕΙΑ & ΤΕΧΝΙΚΕΣ API από μηχανικά αναγνώσιμα αρχεία διεπαφής σε μορφή YAML 1 ή JSON 2, που είναι εύκολη στην εκμάθηση και ευανάγνωστη από ανθρώπους και μηχανές. Τα κυριότερα εργαλεία του Swagger για την ανάπτυξη ενός API, από το σχεδιασμό και την τεκμηρίωσή του έως τη δοκιμή και τη χρήση του, συνίστανται στα κάτωθι: Swagger Editor Διορθωτής σε πρόγραμμα περιήγησης που δίνει τη δυνατότητα συγγραφής των προδιαγραφών OpenAPI. Swagger UI Διεπαφή χρήστη που παρέχει τις προδιαγραφές OpenAPI ως διαδραστική τεκμηρίωση του εκάστοτε API, για απευθείας δοκιμή των υπηρεσιών του σε πρόγραμμα περιήγησης. Swagger Codegen Εργαλείο για τη δημιουργία αρχείων διακομιστών και βιβλιοθηκών πελατών από μία προδιαγραφή OpenAPI, προκειμένου ο προγραμματιστής να υλοποιήσει τη λογική του εκάστοτε διακομιστή και να πραγματοποιήσει κλήσεις των σχετικών υπηρεσιών μέσω του πελάτη. Η παραγωγή των προαναφερθέντων αρχείων υποστηρίζεται για πληθώρα γλωσσών προγραμματισμού. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΒΑΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ - MONGODB Όπως είναι εύλογο, ύψιστη αναγκαιότητα για την επιτυχή διεκπεραίωση του παρόντος αλλά και οποιουδήποτε συναφούς εγχειρήματος, αποτελεί η αποθήκευση των διαχειριζόμενων δεδομένων. Μεταξύ των πολυάριθμων μεθόδων, με τις οποίες δύναται να επιτευχθεί μια τέτοια ενέργεια, έγκειται και η χρήση μιας βάσης δεδομένων. Στα πλαίσια, λοιπόν, της παρούσας εργασίας πραγματώθηκε εκτενής χρήση μιας βάσης για την αποθήκευση και ανάκτηση εισαχθέντων δεδομένων στο περιβάλλον του διακομιστή και του ημερολογίου, ενώ το εργαλείο λογισμικού που κλήθηκε να εξυπηρετήσει τους σκοπούς αυτούς είναι η MongoDB. Η MongoDB αποτελεί ένα ανοιχτού κώδικα πρόγραμμα βάσης δεδομένων που υπάγεται στην κατηγορία των μη σχεσιακών βάσεων (NoSQL). Επεξηγηματικά, κάθε σχεσιακή βάση δεδομένων χαρακτηρίζεται από ένα βασικό σχεσιακό σχήμα που φανερώνει το πλήθος των πινάκων της και τις μεταξύ τους συσχετίσεις. Αντιθέτως, στη MongoDB δεν υφίσταται η έννοια των συσχετίσεων, αλλά οι έννοιες των συλλογών (collections) και των εγγράφων (documents). Ειδικότερα, ένας μεμονωμένος διακομιστής MongoDB περιέχει συνήθως πολλές βάσεις δεδομένων, καθεμία από τις οποίες εμπεριέχει συλλογές, ενώ κάθε συλλογή απαρτίζεται από ένα σύνολο από έγγραφα MongoDB. Οι συλλογές ισοδυναμούν με τους γνωστούς πίνακες των σχεσιακών βάσεων, με τη διαφορά ότι δεν προϋποθέτουν σχεσιακό σχήμα (schema-less). Τα έγγραφα, από την άλλη, αντιστοιχούν στις γνωστές πλειάδες ή γραμμές των σχεσιακών βάσεων και συγκροτούνται από ζεύγη πεδίων (fields or keys) και τιμών (values). Ωστόσο, η MongoDB αποθηκεύει τα δεδομένα σε έγγραφα δυναμικού σχήματος τύπου JSON, που σημαίνει ότι τα πεδία τους (οι γνωστές στήλες στις σχεσιακές βάσεις) δύνανται να ποικίλλουν μεταξύ των

39 3.4 ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΙΣ ΣΥΜΒΑΝΤΩΝ εγγράφων στο πλήθος και τον τύπο δεδομένων που εμπεριέχουν, αλλά και η δομή των εγγράφων και των δεδομένων να αλλάζει εν καιρώ. Υποστηρίζεται, μάλιστα, η ενσωμάτωση εγγράφων μέσα σε έγγραφα, δυνατότητα που μειώνει την ανάγκη χρήσης των υπολογιστικά δαπανηρών συνενώσεων, αλλά και τις δραστηριότητες εισόδου-εξόδου στο σύστημα της βάσης. Η MongoDB προσφέρει μια πλούσια γλώσσα ερωτημάτων που επιτρέπει δυναμικές λειτουργίες ανάγνωσης και εγγραφής, καθώς και συνάθροιση δεδομένων και η οποία είναι σχεδόν εξίσου ισχυρή με τη γλώσσα ερωτημάτων σχεσιακών βάσεων. Χρησιμοποιώντας μια εσωτερική μνήμη αποθήκευσης και ευρετήρια (indexes) σε κάθε έγγραφο, παρέχει ταχύτερη πρόσβαση δεδομένων, ενώ οι επιδόσεις της στη διατήρηση και τη διάθεσή τους είναι υψηλές, χάρη σε ένα σύνολο διακομιστών MongoDB που παρέχουν εφεδρεία δεδομένων. Τέλος, η συγκεκριμένου είδους βάση επεκτείνεται εύκολα λόγω της ιδιότητάς της να κατανέμει τα δεδομένα σε συστοιχία υπολογιστών (clusters), ενώ η βελτίωση και εξέλιξη των εκδόσεων της είναι συνεχής. ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΙΣ ΣΥΜΒΑΝΤΩΝ Προς υλοποίηση υπενθυμίσεων για συμβάντα και καθήκοντα της καθημερινότητας ενός ηλιλκιωμένου ατόμου, πραγματώθηκε χρήση των διεπαφών προγραμματισμού εφαρμογών Google Calendar 1 και schedule GOOGLE CALENDAR API Η διεπαφή προγραμματισμού εφαρμογών του ημερολογίου της Google (Google Calendar API) βασίζεται στην αρχιτεκτονική REST και προσφέρει στους χρήστες τη δυνατότητα να εκτελούν τις περισσότερες από τις λειτουργίες που υποστηρίζονται από τον ιστότοπο του Google Calendar, μέσω ρητών κλήσεων HTTP ή μέσω των βιβλιοθηκών λογισμικού της Google (Google Client Libraries). Επιτρέπει, δηλαδή, τη διαχείριση συμβάντων, καθώς και διαφόρων άλλων αντικειμένων που σχετίζονται με το ημερολόγιο και κατ αυτόν τον τρόπο, οι λειτουργίες του ημερολογίου μπορούν να ενσωματωθούν σε μια προσωπική εφαρμογή ή ιστοσελίδα ενός χρήστη. Κάθε χρήστης του ημερολογίου συσχετίζεται με ένα πρωτεύον ημερολόγιο και με ένα αριθμό άλλων ημερολογίων στα οποία δύναται, επίσης, να έχει πρόσβαση. Το ημερολόγιο της Google χρησιμοποιεί ένα συγκεκριμένο αριθμό πόρων (resources), ορισμένοι από τους οποίους παρατίθενται κάτωθι: Συμβάν - Ένα συμβάν σε ένα ημερολόγιο περιλαμβάνει πληροφορίες, όπως σύνοψη, ημερομηνία και ώρα έναρξης και λήξης, περιγραφή, τοποθεσία, υπενθυμίσεις, καθώς και ενδεχόμενους συμμετέχοντες. Τα συμβάντα προσδιορίζονται από ένα μοναδικό αναγνωριστικό (ID) και μπορούν να αποτελούν είτε μεμονωμένα γεγονότα είτε επαναλαμβανόμενα. Ο χρήστης έχει

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΕΡΓΑΛΕΙΑ & ΤΕΧΝΙΚΕΣ τη δυνατότητα, μέσω καθορισμένων μεθόδων, να προβάλλει, να δημιουργεί, να ενημερώνει, να διαγράφει, να αναζητεί συμβάντα που πληρούν συγκεκριμένα κριτήρια, αλλά και να παρακολουθεί τροποποιήσεις και να προσκαλεί άλλους χρήστες σε επιλεγμένα από αυτά. Ημερολόγιο - Ένα ημερολόγιο αποτελεί μια συλλογή συμβάντων, με πρόσθετα σχετικά μεταδεδομένα, όπως περιγραφή του ημερολογίου, προεπιλεγμένη ζώνη ώρας, τοποθεσία, χρώμα ή ειδοποιήσεις για νέα συμβάντα. Κάθε ημερολόγιο ταυτίζεται με ένα αναγνωριστικό, που αποτελεί μια διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, αλλά μπορεί να έχει πολλούς δικαιούχους. Υπάρχουσες μέθοδοι επιτρέπουν στον εκάστοτε χρήστη να διαγράψει όλα τα συμβάντα που περιέχονται στο πρωτεύον ημερολόγιο, να προσθέσει και να διαγράψει δευτερεύοντα ημερολόγια στα οποία έχει πρόσβαση, αλλά και να ενημερώσει και να διαγράψει μεταδεδομένα που σχετίζονται με οποιαδήποτε από αυτά. Λίστα ημερολογίων Πρόκειται για μια λίστα όλων των ημερολογίων (calendar list entries) στα οποία έχει πρόσβαση ένας χρήστης. Ομοίως, οι επιτρεπόμενες λειτουργίες συνίστανται στην προβολή, δημιουργία, ενημέρωση, διαγραφή και παρακολούθηση των περιεχομένων της λίστας. Κανόνας ελέγχου πρόσβασης - Ένας κανόνας ελέγχου πρόσβασης (Access Control Rule - ACL) παραχωρεί σε ένα χρήστη (ή σε μια ομάδα χρηστών) ένα καθορισμένο επίπεδο πρόσβασης σε ένα ημερολόγιο. Το ακόλουθο διάγραμμα παρουσιάζει την εννοιολογική σχέση μεταξύ των προαναφερθέντων στοιχείων και πόρων. Σχήμα 3.3: Εννοιολογική σχέση μεταξύ ημερολογίων, συμβάντων και λοιπών συναφών στοιχείων

41 3.4 ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΙΣ ΣΥΜΒΑΝΤΩΝ Το ενδιαφέρον της δεδομένης εργασίας επικεντρώνεται, ιδίως, στον ορισμό και τη διαχείριση επαναλαμβανόμενων συμβάντων, με σκοπό την υπενθύμιση καθημερινών υποχρεώσεων και γεγονότων. Ο χρονοπρογραμματισμός ενός επαναλαμβανόμενου συμβάντος συνίσταται στον ορισμό δύο επιμέρους συνιστωσών: Τα πεδία ώρας έναρξης και λήξης (τα οποία ορίζουν την εμφάνιση του πρώτου στιγμιότυπου και των καθεξής, ως εάν επρόκειτο για ένα μεμονωμένο μη επαναλαμβανόμενο γεγονός) Το πεδίο επανάληψής του (το οποίο καθορίζει τον τρόπο επανάληψης του συμβάντος κατά την πάροδο του χρόνου) Το πεδίο επανάληψης περιέχει μια σειρά από χαρακτήρες που αντιπροσωπεύουν μία ή περισσότερες ιδιότητες, όπως αυτές ορίζονται στο πρότυπο RFC Η πιο σημαντική ιδιότητα, η οποία και χρησιμοποιήθηκε στα πλαίσια της διπλωματικής, είναι η RRULE, καθώς υποστηρίζει τον ορισμό ενός απλού κανόνα για την επανάληψη του εκάστοτε συμβάντος. Συνίσταται από αρκετές παραμέτρους, μερικές από τις οποίες είναι οι εξής: FREQ - Η συχνότητα με την οποία μέλλει να επαναλαμβάνεται το συμβάν. Οι συχνότητες που προβλέπονται από το πρότυπο είναι οι DAILY (καθημερινώς), WEEKLY (εβδομαδιαίως), MONTHLY (μηνιαίως) και YEARLY (ετησίως). Η ύπαρξη αυτής της συνιστώσας είναι υποχρεωτική στον ορισμό της επαναληψιμότητας του συμβάντος. INTERVAL Η ενδεχόμενη χρήση της παραμέτρου αυτής στον ορισμό του κανόνα επαναληψιμότητας, καθορίζει το μεσοδιάστημα μεταξύ των επανεμφανίσεων του συμβάντος. Παραδείγματος χάριν, ο κανόνας "FREQ = DAILY, INTERVAL = 2" ορίζει την επανάληψη ενός συμβάντος με μεσοδιάστημα δύο (2) ημερών μεταξύ των εμφανίσεων, δηλαδή κάθε τρεις ημέρες. COUNT Αντιπροσωπεύει το μέγιστο αριθμό των επαναλήψεων αυτού του συμβάντος, μετά το πέρας του οποίου το συμβάν παύει να εμφανίζεται. UNTIL Παράμετρος που ορίζει την τελευταία ημερομηνία ή και ώρα που θα εμφανιστεί στιγμιότυπο του συμβάντος. Δεν υποστηρίζεται ο συνδυασμός της με την παράμετρο COUNT. BYDAY - Ημέρες της εβδομάδας κατά τις οποίες οφείλει να επαναλαμβάνεται το γεγονός ("SU", "MO", "TU", κ.λπ.). Η παράμετρος αυτή συνδυάζεται αποκλειστικά με τις ιδιότητες WEEKLY και MONTHLY της παραμέτρου FREQ. Η επανεμφάνιση σε μηνιαία βάση (MONTHLY) αφορά ορισμένη ημέρα συγκεκριμένης εβδομάδας κάθε μήνα (π.χ. κάθε πρώτη Δευτέρα του μήνα)

42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΕΡΓΑΛΕΙΑ & ΤΕΧΝΙΚΕΣ SCHEDULE API Η διεπαφή αυτή αποτελεί βιβλιοθήκη σε γλώσσα προγραμματισμού Python και δύναται να ενσωματωθεί και να χρησιμοποιηθεί στον κώδικα οποιασδήποτε εφαρμογής της ανωτέρω γλώσσας, με σκοπό το χρονοπρογραμματισμό περιοδικών εργασιών. Πρόκειται για μια απλή, υπό εξέλιξη βιβλιοθήκη, χωρίς εξωτερικές εξαρτήσεις, που χρησιμοποιεί το πρότυπο Builder [53] για τη διαμόρφωσή της. Η schedule επιτρέπει την περιοδική εκτέλεση συναρτήσεων (ή άλλων λειτουργιών) σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα, προσφέροντας μια σύνταξη απλή και φιλική προς το χρήστη. Λόγω των περιορισμένων δυνατοτήτων της βιβλιοθήκης σε υπηρεσίες χρονοπρογραμματισμού, πραγματοποιήθηκε σύνθετη χρήση των υποστηριζόμενων λειτουργιών της και συνδυασμός αυτών με κατάλληλα μεσοδιαστήματα, για την επίτευξη υπενθυμίσεων σε ορισμένες ημερομηνίες και σε εβδομαδιαία, μηνιαία και ετήσια βάση. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΡΟΜΠΟΤ - ΧΡΗΣΤΗ - OPENCV Η αλληλεπίδραση του ρομπότ με το ηλικιωμένο άτομο επιτυγχάνεται, κυρίως, μέσω διαδραστικών εικόνων, οι οποίες προβάλλονται στην οθόνη ενός υπολογιστή και απεικονίζουν τις δυνατές ενέργειες που μπορεί να εκτελέσει το ΝΑΟ. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιήθηκε λόγω περιορισμών της λειτουργίας αναγνώρισης ομιλίας (speech recognition) του ρομπότ ΝΑΟ. Για τη δημιουργία, συνεπώς, των διαδραστικών εικόνων πραγματοποιήθηκε χρήση της βιβλιοθήκης λογισμικού ανοιχτού κώδικα OpenCV (Open Source Computer Vision Library) 1, η οποία επιτρέπει τη δυναμική δημιουργία και την προβολή εικόνων, προσφέροντας, παράλληλα τη δυνατότητα διάδρασης του χρήστη με αυτές. Η OpenCV παρέχεται δωρεάν για ακαδημαϊκούς και εμπορικούς σκοπούς και συνεπώς, πραγματοποιείται εκτενής χρήση της σε εταιρείες, ερευνητικές ομάδες και κυβερνητικούς φορείς. Διαθέτει διεπαφές για αρκετές γλώσσες, ενώ συγχρόνως, υποστηρίζει πληθώρα λειτουργικών συστημάτων. Η βιβλιοθήκη αυτή δημιουργήθηκε προκειμένου να προσφέρει μια κοινή υποδομή για εφαρμογές υπολογιστικής όρασης και να επιταχύνει τη χρήση της μηχανικής αντίληψης στα εμπορικά προϊόντα. Δίνει ιδιαίτερη έμφαση σε εφαρμογές όρασης πραγματικού χρόνου (real-time vision applications) και περιλαμβάνει ένα πλήρες σύνολο κλασικών και σύγχρονων αλγορίθμων, οι οποίοι αναφέρονται στο γνωστικό πεδίο της υπολογιστικής όρασης και της μηχανικής μάθησης. Οι αλγόριθμοι αυτοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση και αναγνώριση προσώπων, την ταυτοποίηση αντικειμένων, την παρακολούθηση κινούμενων αντικειμένων, την εξαγωγή τρισδιάστατων μοντέλων, την αναγνώριση τοπίων κ.λπ. Όντας γραμμένη σε βελτιστοποιημένη C/C++, η OpenCV μπορεί να καρπωθεί τα οφέλη της πολυπυρηνικής επεξεργασίας και οι εφαρμογές της στη σύγχρονη εποχή κυμαίνονται από τη διαδραστική τέχνη έως την προηγμένη ρομποτική

43 MEPOΣ II ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ

44

45 4 ΣΥΣΤΗΜΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΗ Όπως αναφέρθηκε εκτενώς στα προηγούμενα κεφάλαια, απώτερος στόχος της δεδομένης εργασίας είναι η συμβολή της στην κοινωνική και τεχνολογική ένταξη ατόμων τρίτης ηλικίας, καθώς και στην εξυπηρέτηση αναγκών της καθημερινότητάς τους. Στο παρόν κεφάλαιο, αναλύονται το σύστημα και οι μέθοδοι που υλοποιήθηκαν, για την ανάπτυξη της σχετικής ρομποτικής εφαρμογής, με χρήση των εργαλείων λογισμικού που παρουσιάστηκαν στο 3ο κεφάλαιο. ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Το σύστημα που σχεδιάστηκε για τη διεκπεραίωση της επιθυμητής εφαρμογής απαρτίζεται από ορισμένα διακριτά υποσυστήματα, τα οποία επικοινωνούν μεταξύ τους με σκοπό την ανταλλαγή των απαραιτήτων δεδομένων και αρχείων. Τα τμήματα αυτά αποτελούν τα εξής: Υπολογιστής - Διακομιστής Google Calendar API MongoDB Ρομπότ NAO 29

46 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΣΥΣΤΗΜΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΗ Η συνολική αρχιτεκτονική του συστήματος συνοψίζεται στο κάτωθι σχήμα, εμπεριέχοντας την αλληλεπίδραση όλων των εν δυνάμει χρηστών με αυτό και αναλύεται συνοπτικά ακολούθως. Σχήμα 4.1: Η συνολική αρχιτεκτονική και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συνιστωσών του συστήματος. Ξεκινώντας με την αλληλεπίδραση των χρηστών με το σύστημα, οι περιθάλποντες και οι συγγενείς των ηλικιωμένων ατόμων δύνανται να το χρησιμοποιούν μέσω της γραφικής διεπαφής που παρέχει ο υλοποιημένος διακομιστής και μέσω του περιβάλλοντος του Google Calendar, για τον ορισμό υπενθυμίσεων καθημερινών συμβάντων. Σε περίπτωση που επιθυμούν να ορίσουν υπενθυμίσεις συνοδευόμενες από αρχεία πολυμέσων ή πρόσθετες πληροφορίες, οφείλουν, εν πρώτοις, να εισάγουν τα σχετικά δεδομένα στη διεπαφή του διακομιστή και εν συνεχεία, να ορίσουν το συμβάν στο περιβάλλον του ημερολογίου. Από την άλλη, οι ηλικιωμένοι χρήστες αλληλεπιδρούν με το σύστημα σε περιπτώσεις ενεργοποίησης υπενθυμίσεων, αλλά και οποιαδήποτε στιγμή θελήσουν με σκοπό την ψυχαγωγία τους. Κατά τη διάρκεια ενεργοποίησης συμβάντων που συνοδεύονται από εικόνες, πραγματώνεται χρήση της οθόνης του υπολογιστή προκειμένου να απεικονιστούν τα σχετικά αρχεία. Επιπρόσθετα, γίνεται χρήση της οθόνης για την εμφάνιση διαδραστικών εικόνων, κατά τη συναναστροφή ηλικιωμένου και ρομπότ, ώστε να επιτευχθεί μια πιο ευχάριστη και φιλική προς το χρήστη αλληλεπίδραση. Εν συνεχεία, η οντότητα του υπολογιστή απαρτίζεται από ένα διακομιστή και ένα σύνολο ελεγκτών και υπηρεσιών. Οι τελευταίες αναλαμβάνουν την απαιτούμενη επικοινωνία με τα υπόλοιπα υποσυστήματα, καθώς και τη διεκπεραίωση αναγκαίων 30

47 4.1 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ διεργασιών, μεταξύ των οποίων συγκαταλέγονται ο κατ επανάληψη έλεγχος του ημερολογίου για τον εντοπισμό νέων συμβάντων, ο χρονοπρογραμματισμός υπενθυμίσεων, η διαχείριση μιας βάσης δεδομένων για την αποθήκευση και ανάκτηση επιθυμητών πληροφοριών και η διαχείριση του ρομπότ ΝΑΟ και των διαδραστικών εικόνων, για αλληλεπίδραση με το χρήστη σε κάθε περίπτωση. Ο διακομιστής λαμβάνει από τους περιθάλποντες δεδομένα και αρχεία, τα οποία αποθηκεύει σε μια βάση και κατά την ενεργοποίηση συμβάντων τα παρέχει, μέσω κατάλληλων κλήσεων σχετικών υπηρεσιών του. Οι υπηρεσίες που προσφέρει, για την εξυπηρέτηση των σκοπών του δεδομένου εγχειρήματος, είναι υλοποιημένες με χρήση της μεθοδολογίας REST και συνιστούν τις εξής: 1. GET /medicine: επιστρέφει τα δεδομένα όλων των αποθηκευμένων φαρμάκων 2. POST /medicine: αποθηκεύει δεδομένα για ένα μεμονωμένο φάρμακο 3. GET /medicine/{name}: επιστρέφει τα δεδομένα ενός μεμονωμένου φαρμάκου 4. UPDATE /medicine/{name}: ενημερώνει τα δεδομένα ενός φαρμάκου 5. DELETE /medicine/{name}: διαγράφει τα δεδομένα ενός φαρμάκου 6. POST /medicine/{name}/image/set: αποθηκεύει ένα αρχείο εικόνας φαρμάκου 7. POST /medicine/{name}/image/display: προβάλλει ένα αρχείο εικόνας φαρμάκου 8. POST /medicine/{name}/image/close: κλείνει την προβολή ενός φαρμάκου 9. GET /song: επιστρέφει τα δεδομένα όλων των αποθηκευμένων τραγουδιών 10. POST /song: αποθηκεύει δεδομένα για ένα μεμονωμένο τραγούδι 11. GET /song/{title_artist}: επιστρέφει τα δεδομένα ενός τραγουδιού 12. UPDATE /song/{title_artist}: ενημερώνει τα δεδομένα ενός τραγουδιού 13. DELETE /song/{title_artist}: διαγράφει τα δεδομένα ενός τραγουδιού 14. POST /song/{title_artist}/file/set: αποθηκεύει ένα αρχείο μουσικής Οι υπηρεσίες που σχετίζονται με ένα μεμονωμένο φαρμακευτικό σκεύασμα (3,4,5,6,7,8) ή μουσικό κομμάτι (11,12,13,14), επιτυγχάνουν την επιθυμητή ταυτοποίηση με βάση το όνομα του φαρμάκου ή του τίτλου και του καλλιτέχνη του τραγουδιού, αντίστοιχα. Το ημερολόγιο παραχωρεί τα συμβάντα του στον υπολογιστή, μέσω του Google Calendar API, αφενός για την άμεση εξυπηρέτησή τους από το ΝΑΟ και αφετέρου, για το χρονοπρογραμματισμό τους και την αποθήκευσή τους στη βάση δεδομένων για μελλοντική χρήση. Η άμεση χρήση πραγματώνεται κατόπιν αίτησης του ηλικιωμένου ατόμου, κατά την αλληλεπίδρασή του με το ΝΑΟ, με σκοπό τη λεκτική γνωστοποίηση και περιγραφή επερχόμενων συμβάντων από το ρομπότ. Ο ρόλος της βάσης δεδομένων (MongoDB) έγκειται στην αποθήκευση προγραμματισμένων συμβάντων που του παρέχονται από τον υπολογιστή, αλλά και δεδομένων που διαχειρίζεται ο διακομιστής. Τα περιεχόμενά της ανακτώνται κάθε φορά που i) ελέγχεται η ενδεχόμενη ύπαρξη νέων συμβάντων στο ημερολόγιο, ii) προγραμματίζεται η υπενθύμιση ενός νέου συμβάντος, iii) πραγματοποιείται κλήση μιας υπηρεσίας του διακομιστή που προβλέπει λήψη δεδομένων και τέλος, iv) κατά την αλληλεπίδραση ρομπότ - χρήστη. Εν κατακλείδι, το ρομπότ ΝΑΟ εξέρχεται από την κατάσταση αδρανείας του είτε κατόπιν αιτήσεως του ηλικιωμένου χρήστη είτε λόγω ενεργοποίησης μιας υπενθύμισης. Σε αμφότερες τις λειτουργίες έχει τη δυνατότητα εκτέλεσης όλων των υποστηριζόμενων υπηρεσιών του (όπως ομιλία, κίνηση κ.λπ.). 31

48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΣΥΣΤΗΜΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Η αρχιτεκτονική που αναλύθηκε στην προηγούμενη ενότητα, χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη μιας ρομποτικής εφαρμογής δυνάμενης να υπενθυμίζει στο ηλικιωμένο άτομο τη λήψη της φαρμακευτικής του αγωγής, καθώς και υποχρεώσεις και γεγονότα της καθημερινής του ζωής, αλλά και ικανής να εκτελεί ορισμένα μουσικά κομμάτια σε προγραμματισμένες χρονικές στιγμές. Επιπλέον, λήφθηκε μέριμνα ώστε ο ηλικιωμένος χρήστης να έχει τη δυνατότητα να επιλέξει την ακρόαση των μουσικών αυτών κομματιών και να ενημερωθεί για τα επερχόμενα συμβάντα οποιαδήποτε στιγμή, μέσω της αλληλεπίδρασής του με το ρομπότ. Το διάγραμμα καταστάσεων που αναπαριστά τις διαθέσιμες λειτουργίες της εφαρμογής παρατίθεται στο σχήμα 4.2. Η κατάσταση από την οποία ξεκινούν και στην οποία καταλήγουν όλες οι επιτελούμενες ενέργειες είναι η αδράνεια του ρομπότ ΝΑΟ. Σχήμα 4.2: Διάγραμμα καταστάσεων της εφαρμογής. 32

49 4.2 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Αναλύοντας το διάγραμμα, η λειτουργία των υπενθυμίσεων, που αναφέρεται στο αριστερό του κομμάτι, ενεργοποιείται την κατάλληλη χρονική στιγμή από αρμόδιο ελεγκτή του υπολογιστή. Ο ελεγκτής αυτός κατέχει γνώση του είδους της υπενθύμισης που χειρίζεται και βάσει αυτού προχωρεί σε αντίστοιχες ενέργειες. Σε περίπτωση συμβάντος που αφορά τη λήψη φαρμακευτικής αγωγής, πραγματοποιείται κλήση της υπηρεσίας εμφάνισης εικόνας του διακομιστή για την απεικόνιση του κατάλληλου φαρμακευτικού σκευάσματος και ακολούθως, παρέχονται στον ελεγκτή οι σχετικές πληροφορίες που αναφέρονται στο λειτουργικό σκοπό του σκευάσματος, στην εξωτερική του μορφή, αλλά και σε οδηγίες για τη λήψη του. Κατόπιν απεικόνισης του φαρμάκου, το ΝΑΟ αναφέρει τα στοιχεία που το περιγράφουν και μεταβαίνει σε κατάσταση αναμονής περιορισμένης διαρκείας. Μετά την παρέλευση του προβλεπόμενου χρονικού διαστήματος, ζητά από τον ηλικιωμένο χρήστη λεκτική επιβεβαίωση για το κλείσιμο της εικόνας. Σε περίπτωση αρνητικής απάντησης ή σιωπής του τελευταίου, αφήνει την απεικόνιση ενεργή και μεταβαίνει και πάλι σε κατάσταση αναμονής. Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται έως ότου λάβει θετική απόκριση από το ηλικιωμένο άτομο, στην οποία περίπτωση κλείνει τη σχετική εικόνα και μεταβαίνει σε κατάσταση αδρανείας. Κατά δε την προγραμματισμένη αναπαραγωγή μουσικού κομματιού, ο σχετικός ελεγκτής προμηθεύει το ΝΑΟ με τις πληροφορίες του εκάστοτε τραγουδιού και στη συνέχεια, το ίδιο προβαίνει στη λήψη και την εκτέλεση του. Τέλος, όσον αφορά γεγονότα γενικού περιεχομένου (όπως προγραμματισμένα ραντεβού, κοινωνικές εκδηλώσεις προσφιλών προσώπων κ.λπ.), το ΝΑΟ λαμβάνει και παρουσιάζει λεκτικά τα σχετικά στοιχεία. Μετά το πέρας αμφοτέρων των λειτουργιών, το ΝΑΟ μεταβαίνει στην κατάσταση αδρανείας. Προχωρώντας, στο δεξί κομμάτι του διαγράμματος καταστάσεων, παρουσιάζονται οι διαθέσιμες λειτουργίες κατά την αλληλεπίδραση ρομπότ ηλικιωμένου ατόμου. Ο χρήστης οφείλει να αγγίξει τον αισθητήρα κεφαλής του ΝΑΟ κάθε φορά που επιθυμεί να το επαναφέρει από την αδράνεια. Το ΝΑΟ προβαίνει απευθείας σε λεκτική και κινητική αλληλεπίδραση, ζητώντας από το χρήστη να επιλέξει μια λειτουργία από τις διαθέσιμες και κατόπιν, ο χρήστης καλείται να υποβάλει την απάντηση του μέσω διαδραστικής εικόνας που εμφανίζεται στην οθόνη του υπολογιστή. Με την επιλογή της λειτουργίας του ημερολογίου, η διαδραστική εικόνα κλείνει και το ΝΑΟ γνωστοποιεί στον ηλικιωμένο ότι πρόκειται να τον ενημερώσει για επερχόμενα συμβάντα και στη συνέχεια, τον ρωτά για πόσες προσεχείς ημέρες θέλει να ενημερωθεί. Σε αυτή την περίπτωση, υποστηρίζεται η υποβολή προφορικής απάντησης από το χρήστη και κατόπιν αυτής, το ΝΑΟ λαμβάνει από το ημερολόγιο (μέσω του σχετικού ελεγκτή του υπολογιστή) και αναφέρει τα δεδομένα των επερχόμενων γεγονότων, που πρόκειται να συμβούν εντός των επιλεγμένων ακόλουθων ημερών. Από την άλλη, σε περίπτωση επιλογής ακρόασης τραγουδιού, το ΝΑΟ παρακαλεί το χρήστη να επιλέξει την επιθυμητή κατηγορία τραγουδιού, μέσω της αντίστοιχης διαδραστικής εικόνας και, εφόσον διατίθενται αρχεία μουσικής για τη συγκεκριμένη κατηγορία στη βάση δεδομένων, του προτείνει την επιλογή μιας υποκατηγορίας 1. Η πρόταση του ρομπότ για επιλογή των ανωτέρω επαναλαμβάνεται κατόπιν 1 Σημείωση: Στην περίπτωση επιλογής της κατηγορίας κλασικής μουσικής δεν προβλέπεται υποκατηγορία και πραγματοποιείται απευθείας μετάβαση στην επιλογή μουσικού κομματιού. 33

50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΣΥΣΤΗΜΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΗ προτίμησης κάποιας κατηγορίας ή υποκατηγορίας που δεν εμπεριέχει σχετικά αρχεία μουσικής τη δεδομένη χρονική στιγμή. Αργότερα, με χρήση της OpenCV, διεκπεραιώνεται δυναμική δημιουργία εικόνας, η οποία περιλαμβάνει λίστα με τα διαθέσιμα μουσικά κομμάτια που εμπίπτουν στη δεδομένη κατηγορία και υποκατηγορία, ένα εκ των οποίων δύναται να επιλέξει ο χρήστης. Το ΝΑΟ, ακολούθως, εκτελεί το συγκεκριμένο μουσικό κομμάτι ή ένα τυχαίο, εφόσον ο χρήστης καθυστερήσει να υποβάλει μια οποιαδήποτε απάντηση για ικανό χρονικό διάστημα. Αξίζει να σημειωθεί ότι σε κάθε κατάσταση της δεδομένης αλληλεπίδρασης, κάθε φορά που ο ηλικιωμένος αργεί να αποκριθεί στο σύστημα για αρκετή ώρα ή μετά την ολοκλήρωση των επιτελούμενων λειτουργιών πραγματοποιείται μετάβαση του ρομπότ στην κατάσταση αδρανείας. Στην κατάσταση αυτή εισέρχεται, επίσης, ύστερα από την επιλογή της λειτουργίας Ύπνος, η οποία παρουσιάζεται στο χρήστη στην αρχή της αλληλεπίδρασης ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕ ΠΕΡΙΘΑΛΠΟΝΤΕΣ Όπως αναφέρθηκε συνοπτικά προηγουμένως, οι περιθάλποντες ατόμων τρίτης ηλικίας έχουν τη δυνατότητα να αλληλεπιδρούν με το σύστημα μέσω του Google Calendar και της γραφικής διεπαφής του διαθέσιμου διακομιστή. Συγκεκριμένα, για τον ορισμό συμβάντων λήψης φαρμακευτικής αγωγής, οι περιθάλποντες οφείλουν, αρχικά, να προβούν στην εισαγωγή δεδομένων του σχετικού σκευάσματος στο περιβάλλον του διακομιστή. Με χρήση της υπηρεσίας POST /medicine (2) του διακομιστή καλούνται να εισάγουν το όνομα του φαρμάκου, καθώς και πληροφορίες σχετικά με τη μορφή, το χρώμα, τη δοσολογία, αλλά και το σκοπό και τη συχνότητα λήψης του σε ώρες. Έχουν, επίσης, τη δυνατότητα να προσθέσουν προαιρετικά και οποιαδήποτε πρόσθετη πληροφορία κρίνεται απαραίτητη. Όλα τα προαναφερθέντα στοιχεία, πρέπει να συμπληρωθούν με ελληνικούς χαρακτήρες, παρεκτός του ονόματος του σκευάσματος, το οποίο απαιτεί λατινικούς χαρακτήρες. Κατόπιν υποβολής των στοιχείων του φαρμάκου στο διακομιστή, ο χρήστης οφείλει να χρησιμοποιήσει την υπηρεσία POST /medicine/{name}/image/set (6), προκειμένου να φορτώσει την αντίστοιχη εικόνα, η οποία μέλλει να εμφανιστεί στην οθόνη του υπολογιστή κατά την ενεργοποίηση της σχετικής υπενθύμισης. Ο φροντιστής έχει τη δυνατότητα να διορθώσει τα στοιχεία που σχετίζονται με κάποιο φάρμακο είτε χρησιμοποιώντας την υπηρεσία UPDATE /medicine/{name} (4), για να ενημερώσει οποιοδήποτε από τα εισαχθέντα στοιχεία, είτε χρησιμοποιώντας και πάλι την υπηρεσία φόρτωσης εικόνας για την αντικατάσταση της προηγουμένης υποβληθείσας. Στις διαθέσιμες υπηρεσίες του διακομιστή, τις οποίες ο φροντιστής δύναται προαιρετικά να χρησιμοποιήσει εφόσον το επιθυμεί, συγκαταλέγονται και η προβολή των στοιχείων μεμονωμένων ή όλων των αποθηκευμένων φαρμακευτικών σκευασμάτων, η διαγραφή μεμονωμένου φαρμάκου, καθώς και η προβολή και το κλείσιμο οποιασδήποτε εικόνας σχετίζεται με κάποιο συγκεκριμένο σκεύασμα. Μετά την ολοκλήρωση της ανωτέρω διαδικασίας, υποστηρίζεται, πλέον, η εισαγωγή συμβάντων λήψης φαρμακευτικής αγωγής στο περιβάλλον του ημερολογίου. Προκειμένου ο χρήστης να επιτελέσει επιτυχώς μια τέτοια ενέργεια, οφείλει να εισάγει στο πεδίο της σύνοψης του συμβάντος το όνομα 34

51 4.2 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ του φαρμακευτικού σκευάσματος, καθώς και την ενδεχόμενη επιθυμητή επαναληψιμότητα της υπενθύμισης. Στο σημείο αυτό, αξίζει να αναφερθεί ότι στο περιβάλλον του ημερολογίου δεν υποστηρίζεται η επαναληψιμότητα συμβάντων ανά ώρες εντός μιας ημέρας και για το λόγο αυτόν, η συχνότητα λήψης του σκευάσματος σε ώρες οφείλει να εισαχθεί προηγουμένως στο διακομιστή, ούτως ώστε να αξιοποιηθεί κατάλληλα από το σύστημα και η υπενθύμιση του φαρμακευτικής αγωγής να διεξαχθεί ορθά. Στη συνέχεια, για τον προγραμματισμό της αναπαραγωγής συγκεκριμένων μουσικών κομματιών, οι περιθάλποντες υποχρεούνται, ομοίως, να υποβάλουν εξαρχής τα απαραίτητα δεδομένα στο περιβάλλον του διακομιστή. Η αποθήκευση των δεδομένων ενός τραγουδιού συνίσταται στην εισαγωγή του αντίστοιχου τίτλου, του καλλιτέχνη, καθώς και της κατηγορίας και της πιθανής υποκατηγορίας στις οποίες υπάγεται το κομμάτι. Τα δύο πρώτα στοιχεία υπόκεινται στον περιορισμό της χρήσης λατινικών χαρακτήρων για την υποβολή τους, ενώ τα επόμενα δύο υποστηρίζουν τους ελληνικούς. Ύστερα, όπως και στην περίπτωση της φαρμακευτικής αγωγής, πρέπει να φορτωθεί και ένα αντίστοιχο αρχείο μουσικής στο διακομιστή, μέσω της υπηρεσίας POST /song/{title_artist}/file/set (14), το οποίο μέλλει να εκτελεστεί κατά την ενεργοποίηση του συμβάντος. Υποστηρίζεται, επίσης, η δυνατότητα διόρθωσης των δεδομένων ενός μουσικού κομματιού, αφενός με χρήση της υπηρεσίας UPDATE /song/{title_artist} (12), προς ενημέρωση οποιουδήποτε στοιχείου του και αφετέρου, με την υπηρεσία υποβολής αρχείου μουσικής, για την αντικατάσταση προηγούμενου εισαχθέντος αρχείου. Ο διακομιστής παρέχει, επιπλέον, υπηρεσίες για προαιρετική χρήση οι οποίες επιτρέπουν την προβολή των στοιχείων μεμονωμένων ή όλων των αποθηκευμένων μουσικών κομματιών, καθώς και τη διαγραφή μεμονωμένου μουσικού αρχείου. Εν συνεχεία, οι περιθάλποντες έχουν, πλέον, τη δυνατότητα προγραμματισμού συμβάντων εκτέλεσης μουσικών κομματιών στο ημερολόγιο. Απαραίτητη προϋπόθεση για τη διεκπεραίωση αυτής της ενέργειας καθίσταται η εισαγωγή του τίτλου και του καλλιτέχνη του σχετικού τραγουδιού στο πεδίο της σύνοψης του συμβάντος, με την παρεμβολή του διαχωριστικού συμβόλου της παύλας ( - ) μεταξύ των στοιχείων αυτών, ούτως ώστε το σύστημα να αναγνωρίσει ότι πρόκειται για προγραμματισμό αναπαραγωγής μουσικού κομματιού. Ο χρήστης έχει, μάλιστα, τη δυνατότητα να καθορίσει και ενδεχόμενη επαναληψιμότητα για το συμβάν. Το διάγραμμα ροής που συνοψίζει τις παραπάνω περιγραφές παρουσιάζεται στο σχήμα

52 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΣΥΣΤΗΜΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΗ Σχήμα 4.3: Προβλεπόμενη διαδικασία για τον ορισμό συμβάντος φαρμακευτικής αγωγής ή αναπαραγωγής μουσικού κομματιού. Σε κάθε άλλη περίπτωση, όσον αφορά υπενθυμίσεις γενικού περιεχομένου, ο φροντιστής καλείται να υποβάλει τα επιθυμητά στοιχεία και την πιθανή επαναληψιμότητα του συμβάντος απευθείας στο περιβάλλον του ημερολογίου. Αξίζει να τονιστεί ότι σε περίπτωση λανθασμένης εισαγωγής στοιχείων φαρμάκου ή τραγουδιού στο πεδίο σύνοψης ενός γεγονότος, η υπενθύμισή του πραγματοποιείται επιτυχώς την αρμόδια χρονική στιγμή, ωστόσο το σύστημα το θεωρεί και το μεταχειρίζεται ως γενικό συμβάν, χωρίς τη συνοδεία αρχείων πολυμέσων ή πρόσθετων πληροφοριών. Η δεδομένη εφαρμογή αναπτύχθηκε για το χρονοπρογραμματισμό επαναλαμβανόμενων συμβάντων, υποστηρίζοντας όλους τους δυνατούς συνδυασμούς περιοδικότητας που προβλέπονται από το ημερολόγιο της Google (βλ ). Ειδικότερα, επιτρέπονται υπενθυμίσεις σε καθημερινή, εβδομαδιαία, μηνιαία και ετήσια βάση (DAILY, WEEKLY, MONTHLY, YEARLY), αλλά και συγκεκριμένες ημέρες τις εβδομάδες (MO, TU, WE κ.λπ.), για όσες επανεμφανίσεις (COUNT, UNTIL) και με όσο τυχόν μεσοδιάστημα μεταξύ των επανεμφανίσεων (INTERVAL) επιθυμεί ο χρήστης. Μοναδική εξαίρεση αποτελεί ο συνδυασμός της παραμέτρου BYDAY με την ιδιότητα MONTHLY της παραμέτρου FREQ, δηλαδή ο προγραμματισμός επανεμφανίσεων ορισμένη ημέρα συγκεκριμένης εβδομάδας κάθε μήνα (π.χ. κάθε πρώτη Δευτέρα του μήνα, κάθε τελευταία Παρασκευή του μήνα κ.λπ.), λόγω αυξημένης πολυπλοκότητας για την υλοποίησή της. Επιπλέον, για την επιτυχή υπενθύμιση γεγονότων, ο ορισμός τους στο περιβάλλον του ημερολογίου οφείλει να πραγματωθεί τουλάχιστον 2 λεπτά νωρίτερα από την αρμόδια χρονική στιγμή της ενεργοποίησης. 36

53 4.2 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΛΗΨΗ ΣΥΜΒΑΝΤΩΝ - ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ Προκειμένου να επιτευχθεί ο χρονοπρογραμματισμός της υπενθύμισης νέων συμβάντων, το σύστημα πραγματοποιεί κατ επανάληψη έλεγχο του ημερολογίου της Google και σε περίπτωση εντοπισμού νεο-εισαχθέντων γεγονότων προβαίνει στον προγραμματισμό τους. Η διαδικασία αυτή επιτελείται με χρήση ενός συνόλου ελεγκτών, της βάσης δεδομένων, της διεπαφής προγραμματισμού εφαρμογών (API) του ημερολογίου της Google και της βιβλιοθήκης Schedule 1 της γλώσσας Python. Ειδικότερα, στο σύστημα ενυπάρχει ένας κεντρικός ελεγκτής, ο οποίος αναλαμβάνει τη διεκπεραίωση του διαγράμματος καταστάσεων. Εντός του ελεγκτή αυτού χρησιμοποιείται, αρχικά, η βιβλιοθήκη Schedule προκειμένου κάθε είκοσι (20) δευτερόλεπτα να πραγματοποιείται έλεγχος του ημερολογίου για τυχόν νέα συμβάντα. Ο έλεγχος πραγματοποιείται με τη χρήση μιας μεθόδου ενός ελεγκτή που διαχειρίζεται τις κλήσεις των υπηρεσιών του ημερολογίου (CalendarHandler). Η μέθοδος αυτή, επιστρέφει τα προγραμματισμένα συμβάντα του ημερολογίου για τις προσεχείς επτά (7) ημέρες και έπειτα, ο κεντρικός ελεγκτής καλεί τον ελεγκτή που χειρίζεται τη βάση δεδομένων, με σκοπό την αναζήτηση των ανωτέρω συμβάντων μεταξύ των αποθηκευμένων εντός της βάσης. Σε περίπτωση μη εύρεσης αυτών στο εσωτερικό της βάσης, σημαίνει ότι πρόκειται για νέα συμβάντα τα οποία δεν έχουν χρονοπρογραμματιστεί. Συνεπώς, ο αρμόδιος ελεγκτής της βάσης προβαίνει στην αποθήκευση των νέων γεγονότων σε αυτήν, αφού πρώτα εξετάσει εάν πρόκειται για συμβάν λήψης φαρμάκου, εκτέλεσης τραγουδιού ή γενικού περιεχομένου. Προκειμένου ο έλεγχος αυτός να είναι ορθός, όπως αναφέρθηκε στην ενότητα 4.2.2, απαιτείται να έχουν προηγουμένως εισαχθεί τα κατάλληλα δεδομένα του εκάστοτε φαρμακευτικού σκευάσματος ή μουσικού κομματιού στη βάση δεδομένων, μέσω της διεπαφής του διακομιστή. Σε αντίθετη περίπτωση, τα συμβάντα μέλλουν να θεωρηθούν γενικού περιεχομένου. Στη συνέχεια, ο ίδιος ελεγκτής επιστρέφει το νέο συμβάν ανανεωμένο με τον τύπο στον οποίο υπάγεται και ο κεντρικός ελεγκτής προβαίνει στις διαδικασίες που προβλέπονται για τον προγραμματισμό της υπενθύμισής του. Η σχηματική αναπαράσταση της διαδικασίας ελέγχου νέων συμβάντων παρουσιάζεται στο σχήμα

54 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΣΥΣΤΗΜΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΗ Σχήμα 4.4: Λήψη και διαχείριση νέων συμβάντων. Στο σημείο αυτό, ο κεντρικός ελεγκτής ζητά από τον ελεγκτή της βάσης τα πρόσθετα στοιχεία που αφορούν την εκάστοτε υπενθύμιση, σε περίπτωση που αυτή εμπίπτει στην κατηγορία λήψης φαρμάκου ή αναπαραγωγής τραγουδιού. Ακολούθως, παραχωρεί τα ηνία σε έναν ελεγκτή αρμόδιο να ερμηνεύσει τις παραμέτρους του ημερολογίου σε κατάλληλη μορφή δεδομένων και αριθμητικών τιμών, προκειμένου αυτές να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το χρονοπρογραμματισμό (RecurrenceHandler). Ο συγκεκριμένος ελεγκτής λαμβάνοντας όλα τα στοιχεία του συμβάντος ελέγχει, εν πρώτοις, αν πρόκειται για επαναλαμβανόμενο συμβάν. Σε περίπτωση θετικής διαπίστωσης, αναλύει τις παραμέτρους επαναληψιμότητας του γεγονότος (βλ ) και παράγει σε μορφή λεξικού (dictionary) κατάλληλα δεδομένα και αριθμητικές τιμές που το περιγράφουν, μεταξύ των οποίων συγκαταλέγονται ο αριθμός των επαναλήψεων επανεμφάνισης, η ημερομηνία λήξης, το μεσοδιάστημα μεταξύ των υπενθυμίσεων κ.λπ. Επιπρόσθετα, πραγματοποιεί έλεγχο σχετικά με τον τύπο του συμβάντος και σε περίπτωση που αφορά συμβάν λήψης φαρμακευτικής αγωγής σε ημερήσια βάση, χρησιμοποιεί το δεδομένο της συχνότητας λήψης του σε ώρες (το οποίο παρέχεται από το φροντιστή - βλ ), ώστε να ορίσει τιμές για υπενθυμίσεις ανά τόσες ώρες εντός κάθε ημέρας. Σε κάθε περίπτωση, επιστρέφει οπωσδήποτε την ημερομηνία και ώρα έναρξης του συμβάντος στην αρμόδια μορφή. Ακολούθως, τα ανανεωμένα δεδομένα του συμβάντος με όλες τις απαραίτητες πληροφορίες, επιστρέφονται στον κεντρικό ελεγκτή, ο οποίος τα παραχωρεί με τη σειρά του στον ελεγκτή της βιβλιοθήκης Schedule (ScheduleHandler). Ο ScheduleHandler αναθέτει στη συγκεκριμένη βιβλιοθήκη να πραγματοποιήσει προγραμματισμένη εκτέλεση της κατάλληλης 38

55 4.2 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ μεθόδου, ανάλογα με τον τύπο στον οποίο υπάγεται το συμβάν, παρέχοντας παράλληλα και τις απαραίτητες παραμέτρους ανά κατηγορία. Εν τέλει, ο έλεγχος επανέρχεται στον κεντρικό ελεγκτή, ο οποίος εξακολουθεί να ελέγχει περιοδικά το ημερολόγιο για ενδεχόμενα νέα συμβάντα (Σχήμα 4.5). Σχήμα 4.5: Προγραμματισμός υπενθυμίσεων νέων συμβάντων ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ ΣΥΜΒΑΝΤΩΝ Κατά τη χρονική στιγμή ενεργοποίησης ενός συμβάντος, ο ελεγκτής ScheduleHandler πραγματοποιεί έλεγχο σχετικά με το εάν το ρομπότ βρίσκεται σε αλληλεπίδραση με τον ηλικιωμένο χρήστη. Σε περίπτωση θετικής διαπίστωσης, η αντίστοιχη κληθείσα μέθοδος αναμένει τον τερματισμό των δραστηριοτήτων του ηλικιωμένου και τη μετάβαση του ΝΑΟ στην κατάσταση αδρανείας. Αργότερα, η ροή της εφαρμογής συνεχίζει στο σώμα της αρμόδιας συνάρτησης που έχει κληθεί, ανάλογα με την κατηγορία της ενεργοποιημένης υπενθύμισης. Για τα γεγονότα που αφορούν τη λήψη φαρμακευτικής αγωγής, αρχικά, πραγματοποιείται κλήση της υπηρεσίας προβολής αρχείου εικόνας του διακομιστή, με σκοπό την απεικόνιση του σχετικού φαρμακευτικού σκευάσματος στην οθόνη του υπολογιστή και ακολουθεί λεκτική περιγραφή των χαρακτηριστικών του από το ΝΑΟ. Με την ολοκλήρωση της περιγραφής, ο ελεγκτής μεταβαίνει σε κατάσταση 39

56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΣΥΣΤΗΜΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΗ αναμονής περιορισμένης διαρκείας. Μετά την παρέλευση του σχετικού χρονικού διαστήματος, το ΝΑΟ ζητά προφορική επιβεβαίωση από το χρήστη για το κλείσιμο της εικόνας του σκευάσματος και εφόσον ληφθεί θετική απόκριση, ο ελεγκτής καλεί τη σχετική υπηρεσία του διακομιστή για την απενεργοποίηση της προβολής της εικόνας. Σε περίπτωση αρνητικής απόκρισης ή σιωπής του ηλικιωμένου, η κατάσταση αναμονής του ελεγκτή και η ερώτηση του ρομπότ σχετικά με το κλείσιμο της απεικόνισης επαναλαμβάνονται κατ εξακολούθηση. Όσον αφορά προγραμματισμένες εκτελέσεις μουσικών κομματιών, η αρμόδια κληθείσα μέθοδος έχει ήδη λάβει ως παραμέτρους όλα τα απαραίτητα δεδομένα για την επιτυχή εκτέλεσή της. Επομένως, τα δεδομένα του εκάστοτε τραγουδιού παραχωρούνται στο ΝΑΟ και το ίδιο προβαίνει στη γνωστοποίηση των αντίστοιχων στοιχείων και έπειτα, στην αναπαραγωγή του αρχείου μουσικής κατόπιν λήψης αυτού. Κατ ανάλογο τρόπο, στην εναπομείνασα περίπτωση των γεγονότων γενικού χαρακτήρα, ο ελεγκτής στο σώμα της αρμόδιας μεθόδου, αποστέλλει στο ρομπότ όλες τις σχετικές πληροφορίες με σκοπό τη λεκτική γνωστοποίηση αυτών. Μετά την ολοκλήρωση της υπενθύμισης οποιασδήποτε κατηγορίας συμβάντος, ο κεντρικός ελεγκτής επανέρχεται στο προσκήνιο του ελέγχου της εφαρμογής, ενώ το ρομπότ εισέρχεται στην κατάσταση αδρανείας. Το διάγραμμα που περιγράφει τη ροή στο δεδομένο σημείο της εφαρμογής παρουσιάζεται παρακάτω. Σχήμα 4.6: Διαχείριση υπενθυμίσεων βάσει του είδους τους. 40

57 4.2 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΡΟΜΠΟΤ - ΗΛΙΚΙΩΜΕΝΟΥ ΧΡΗΣΤΗ Η αλληλεπίδραση ρομπότ και ηλικιωμένου ατόμου δύναται να εκκινήσει οποιαδήποτε χρονική στιγμή το επιθυμεί ο τελευταίος, με μοναδική προϋπόθεση το άγγιγμα του αισθητήρα αφής του κεφαλιού του ΝΑΟ. Με την ενέργεια αυτή, ο κεντρικός ελεγκτής του συστήματος μεταβαίνει στην εκτέλεση μιας σειράς μεθόδων, ανάλογα με τις επιλογές του ηλικιωμένου. Συγκεκριμένα, η πρώτη μέθοδος που εκτελείται αφορά το αρχικό μενού της αλληλεπίδρασης. Το ΝΑΟ χρησιμοποιεί λεκτική και κινητική έκφραση προκειμένου να ζητήσει από το χρήστη να επιλέξει τη δραστηριότητα που επιθυμεί. Οι διαθέσιμες που του προτείνονται είναι η ακρόαση ενός τραγουδιού, η μετάβαση στο ημερολόγιο και η επαναφορά του ΝΑΟ στην κατάσταση αδρανείας, αποκαλούμενη ως κατάσταση ύπνου χάριν απλότητας. Παράλληλα, πραγματοποιείται κλήση του ελεγκτή που διαχειρίζεται τις διαδραστικές εικόνες με χρήση της OpenCV, ο οποίος εμφανίζει την εικόνα που αναφέρεται στο αρχικό μενού και αναμένει την επιλογή του χρήστη μέσω «κλικ» στο επιθυμητό εικονίδιο. Μετά την επιτυχή επιλογή μιας λειτουργίας, ο ελεγκτής αυτός κλείνει τη διαδραστική εικόνα και μεταβιβάζει την προτίμηση του χρήστη στον κεντρικό ελεγκτή, ο οποίος, εν συνεχεία, μεταβαίνει σε αντίστοιχη μέθοδο βάσει της προτίμησης. Το σχετικό διάγραμμα της προαναφερθείσας αλληλεπίδρασης παρουσιάζεται στο σχήμα 4.7. Σχήμα 4.7: Διάγραμμα αλληλεπίδρασης αρχικού μενού. 41

58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΣΥΣΤΗΜΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΗ Στη δραστηριότητα που αφορά την ακρόαση τραγουδιού, η ροή της εφαρμογής προχωρά σε σχετική μέθοδο και ο κεντρικός της ελεγκτής λαμβάνει τα υπάρχοντα είδη τραγουδιών της βάσης δεδομένων, μέσω κλήσης του ελεγκτή της βάσης. Κατόπιν, ο ελεγκτής των διαδραστικών εικόνων καλείται προκειμένου να προβάλλει τις διαθέσιμες κατηγορίες, οι οποίες συνιστούν την κλασική, την ελληνική και την ξένη μουσική. Ταυτόχρονα, το ΝΑΟ πραγματοποιεί λεκτική περιγραφή των παρεχόμενων επιλογών, αναφέροντας ως διαθέσιμες μόνο τις κατηγορίες με υπάρχοντα τραγούδια στη βάση δεδομένων, σύμφωνα με τις πληροφορίες που λαμβάνει από τον κεντρικό ελεγκτή. Σε περίπτωση επιλογής από το χρήστη μιας κατηγορίας, για την οποία δεν ενυπάρχουν μουσικά κομμάτια στη βάση, το ΝΑΟ γνωστοποιεί τη δεδομένη έλλειψη και επανεμφανίζεται η ίδια διαδραστική εικόνα. Αντίθετα, κατά την προτίμηση διαθέσιμης κατηγορίας, ο ελεγκτής της διαδραστικής εικόνας την κλείνει και μεταβιβάζει την επιλογή του χρήστη στον κεντρικό ελεγκτή, ο οποίος και μεταβαίνει στην επόμενη μέθοδο. Σχήμα 4.8: Διάγραμμα επιλογής κατηγορίας τραγουδιού. Στο συγκεκριμένο σημείο, η ροή της εφαρμογής διαφοροποιείται ελαφρώς σύμφωνα με το επιλεγμένο είδος μουσικής. Στην περίπτωση της ελληνικής και της ξένης κατηγορίας, όμοια με πριν, ο ελεγκτής των διαδραστικών εικόνων προχωρά στην προβολή της αντίστοιχης εικόνας. Ταυτόχρονα, ο κεντρικός ελεγκτής καλεί τον ελεγκτή της βάσης, προκειμένου να λάβει τις υπάρχουσες υποκατηγορίες μουσικών κομματιών που υπάγονται στην επιλεγμένη κατηγορία και βάσει αυτών, το ΝΑΟ ανακοινώνει στο χρήστη τις διαθέσιμες επιλογές. Η ελληνική μουσική προβλέπει το 42

59 4.2 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ παραδοσιακό, το λαϊκό, το ρεμπέτικο και το έντεχνο τραγούδι, ενώ οι υποκατηγορίες της ξένης μουσικής συνίστανται από τις μπαλάντες, την τζαζ (Jazz), την μπλουζ (Blues), τη σόουλ (Soul) και τη ροκ (Rock) μουσική. Σε αμφότερες τις καταστάσεις, η προτίμηση μιας υποκατηγορίας που δε διαθέτει σχετικά τραγούδια στη βάση, έχει ως αποτέλεσμα τη λεκτική αναφορά από το ΝΑΟ της αδυναμίας επιλογής της και την επανεμφάνιση της ίδιας διαδραστικής εικόνας. Από την άλλη πλευρά, εφόσον ο ηλικιωμένος αποφασίσει την ακρόαση κλασικής μουσικής, η ανωτέρω διαδικασία παρακάμπτεται δεδομένου ότι δεν προβλέπονται υποκατηγορίες σε αυτή την περίπτωση. Η σχηματική αναπαράσταση των προαναφερθέντων παραλείπεται, καθότι η διαδικασία επιλογή υποκατηγορίας είναι πανομοιότυπη με αυτήν που ακολουθείται στις κατηγορίες τραγουδιών. Το τελευταίο στάδιο της δραστηριότητας που αφορά την εκτέλεση τραγουδιών, περιλαμβάνει την αποστολή των στοιχείων των διαθέσιμων μουσικών κομματιών σε έναν ελεγκτή (SongsListHandler), ο οποίος διεξάγει τη δυναμική δημιουργία εικόνας με τα ονόματα των τίτλων τραγουδιών και των αντίστοιχων καλλιτεχνών. Το αποτέλεσμα που παράγει μεταβιβάζεται στον προαναφερθέντα ελεγκτή εικόνων, ο οποίος μετατρέπει τη δεδομένη εικόνα σε διαδραστική και έπειτα την προβάλλει, προκειμένου ο χρήστης να διαλέξει κομμάτι της αρεσκείας του. Το ΝΑΟ παρακαλεί το ηλικιωμένο άτομο να υποβάλει την προτίμησή του και σε περίπτωση που αυτό δε συμβεί εντός ενός σεβαστού χρονικού διαστήματος, προχωρά σε τυχαία επιλογή. Τέλος, ακολουθεί η αναπαραγωγή του επιλεγμένου μουσικού κομματιού από το ρομπότ και μετά την ολοκλήρωσή της, το ΝΑΟ εισέρχεται σε κατάσταση αδρανείας. Σχήμα 4.9: Διαδικασία επιλογής και αναπαραγωγής τραγουδιού. 43

60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΣΥΣΤΗΜΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΗ Από την άλλη πλευρά, εφόσον στο αρχικό μενού ο ηλικιωμένος επιλέξει τη δραστηριότητα του ημερολογίου, η ροή της εφαρμογής μεταβαίνει στη μέθοδο που αναφέρεται σε αυτό. Το ρομπότ γνωστοποιεί στον ηλικιωμένο χρήστη ότι μέλλει να τον ενημερώσει για συμβάντα που αφορούν προσεχείς ημέρες και του ζητά να επιλέξει τον αριθμό των ημερών, με μέγιστη δυνατή επιλογή το δέκα (10). Στην κατάσταση αυτή, η αλληλεπίδραση των συμμετεχόντων είναι προφορική και κατόπιν της λεκτικής απάντησης του χρήστη, ο κεντρικός ελεγκτής καλεί τον CalendarHandler, προκειμένου να λάβει τα επερχόμενα συμβάντα. Δεδομένου ότι υπάρχουν προγραμματισμένα γεγονότα στο ημερολόγιο, το ρομπότ προχωρά στην προφορική περιγραφή τους, ειδάλλως φανερώνει ότι δεν υπάρχουν συμβάντα προς αναφορά. Μετά το πέρας της διαδικασίας αυτής, η δραστηριότητα ολοκληρώνεται και το ΝΑΟ εισέρχεται στην κατάσταση ύπνου. Στην κατάσταση αυτή μεταβαίνει και κατόπιν επιλογής του εικονιδίου Ύπνος που εμφανίζεται στην εικόνα του αρχικού μενού. Οφείλει να σημειωθεί ότι σε οποιαδήποτε από τις ανωτέρω αναλυθείσες καταστάσεις, η καθυστέρηση απόκρισης του χρήστη περισσότερο από μια ορισμένη χρονική διάρκεια, προβλέπει τη διακοπή της δραστηριότητας και τη μετάβαση του ρομπότ στην αδράνεια. Σχήμα 4.10: Διάγραμμα αλληλεπίδρασης στη δραστηριότητα ημερολογίου 44

61 MEPOΣ III ΣΕΝΑΡΙΟ, ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ & ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΕΚΤΑΣΕΙΣ

62

63 5 ΣΕΝΑΡΙΟ ΧΡΗΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Στο παρόν κεφάλαιο παρατίθεται ένα πλήρες σενάριο χρήσης της ρομποτικής εφαρμογής που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας. Συγκεκριμένα, παρουσιάζεται παράδειγμα χρήσης του συστήματος από ένα άτομο τρίτης ηλικίας που ακολουθεί συγκεκριμένη φαρμακευτική αγωγή και από τον περιθάλποντά του και παρατίθενται τα αντίστοιχα στιγμιότυπα οθόνης, που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια αλληλεπίδρασης αμφοτέρων. ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΣΕΝΑΡΙΟ Σύμφωνα με το σενάριο, ο ηλικιωμένος χρήστης της εφαρμογής λαμβάνει σε καθημερινή βάση φαρμακευτική αγωγή για τη ρύθμιση της αρτηριακής του πίεσης και για τη χοληστερίνη, ενώ για περιορισμένο αριθμό ημερών οφείλει να χρησιμοποιήσει φαρμακευτικές οφθαλμικές σταγόνες. Μετά το πέρας των ημερών αυτών, έχει ένα προγραμματισμένο ραντεβού στον οφθαλμίατρο, προκειμένου να εξεταστεί η αναγκαιότητα να τις συνεχίσει. Επιπρόσθετα, μεταξύ των αγαπημένων του μουσικών καλλιτεχνών συγκαταλέγεται ο Στέλιος Καζαντζίδης και ένα από τα είδη μουσικής της αρεσκείας του είναι οι ξένες μπαλάντες, ενώ ένα τραγούδι που έχει συνδεθεί με θετικές αναμνήσεις της νεανικής του ζωής είναι το Für Elise του κλασικού μουσικοσυνθέτη Ludwig van Beethoven. Ο φροντιστής του αναλαμβάνει, επομένως, να ορίσει υπενθυμίσεις για τη λήψη όλων των φαρμακευτικών του σκευασμάτων, αλλά και για την επίσκεψή του στον οφθαλμίατρο, τις αρμόδιες ημέρες και ώρες. Ο ίδιος παίρνει, επίσης, την πρωτοβουλία να χρονοπρογραμματίσει την αναπαραγωγή του μουσικού κομματιού Für Elise πρωινές ώρες ορισμένων ημερών της εβδομάδος, με σκοπό την ενίσχυση της ψυχικής ευεξίας του ηλικιωμένου ατόμου στο ξεκίνημα της ημέρας του. Όπως έχει προαναφερθεί, για να καταστεί εφικτή η υπενθύμιση λήψης φαρμακευτικής αγωγής και η προγραμματισμένη αναπαραγωγή μουσικού κομματιού, απαιτείται η 47

64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΣΕΝΑΡΙΟ ΧΡΗΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ προηγούμενη εισαγωγή των σχετικών πρόσθετων δεδομένων στο περιβάλλον του διακομιστή. Από την άλλη, ο ηλικιωμένος χρήστης αλληλεπιδρά με το ρομπότ ανά τακτά χρονικά διαστήματα, προκειμένου να προβεί σε ακρόαση των αγαπημένων του μουσικών καλλιτεχνών και κομματιών. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ & ΟΡΙΣΜΟΣ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ Ο φροντιστής του ηλικιωμένου ατόμου επισκέπτεται τον ιστότοπο της γραφικής διεπαφής του διακομιστή με στόχο, αρχικά, να εισάγει τα δεδομένα των φαρμακευτικών σκευασμάτων και τις αντίστοιχες εικόνες, οι οποίες πρόκειται να συνοδεύουν τις υπενθυμίσεις τους (Σχήμα 5.1). Επιλέγοντας από τις διαθέσιμες υπηρεσίες την καρτέλα POST /medicine (2), εισάγει τα δεδομένα του φαρμάκου που προορίζεται για τη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης. Το όνομα του σκευάσματος είναι Amlopen, η μορφή του είναι σε κάψουλα, είναι δίχρωμο, η δοσοληψία του συνίσταται σε ένα (1) χάπι τη φορά, ενώ η συχνότητα λήψης του σε ώρες είναι ανά 12ωρο (12h) (Σχήμα 5.2). Ακολούθως, ο χρήστης προβαίνει στην αποθήκευση της εικόνας του φαρμακευτικού σκευάσματος μεταβαίνοντας στην αντίστοιχη καρτέλα (Σχήμα 5.3). Κατόπιν, εισαγωγής των ανωτέρω στοιχείων, αποφασίζει να ανανεώσει τα χαρακτηριστικά του Amlopen, προσθέτοντας επιπλέον την πληροφορία ότι το σκεύασμα οφείλει να λαμβάνεται πρωί και βράδυ μετά από γεύμα (Σχήμα 5.4). Κατ ανάλογο τρόπο, για την εισαγωγή του Lepur, επανέρχεται στην καρτέλα προσθήκης ενός μεμονωμένου φαρμάκου τοποθετώντας στα αντίστοιχα πεδία ότι πρόκειται για ένα φάρμακο στρόγγυλου σχήματος, μπεζ χρώματος, το οποίο προορίζεται για τη χοληστερίνη και πρέπει να λαμβάνεται ανά ένα (1) χάπι τη φορά, κάθε 24 ώρες (24h). Στις πρόσθετες πληροφορίες αναγράφει ότι Σχήμα 5.1: Η γραφική διεπαφή του διακομιστή και οι παρεχόμενες υπηρεσίες. 48

65 5.2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ & ΟΡΙΣΜΟΣ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ οφείλει να παίρνει το φάρμακο κάθε βράδυ μετά από γεύμα. Έπειτα, προβαίνει σε αποθήκευση της αντίστοιχης εικόνας, όπως στην περίπτωση του σκευάσματος Amlopen. Για τις οφθαλμικές σταγόνες συμπληρώνει, ομοίως, το όνομα (Tobradex), το χρώμα (διαφανές), το φαρμακευτικό σκοπό (μάτια), την ποσότητα σε σταγόνες (2), αλλά και τη συχνότητα χρήσης του φαρμάκου (ανά 4ωρο - 4h). Τέλος, εισάγει τη σχετική εικόνα στην αντίστοιχη καρτέλα υποβολής αρχείων. Σχήμα 5.3: Εισαγωγή δεδομένων για το φάρμακο Amlopen. Σχήμα 5.2: Εισαγωγή αρχείου εικόνας για το φάρμακο Amlopen. 49

66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΣΕΝΑΡΙΟ ΧΡΗΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Σχήμα 5.6: Ενημέρωση δεδομένων για το φάρμακο Amlopen. Επόμενη ενέργεια είναι η μετάβαση στον ιστότοπο του ημερολογίου της Google για τον προγραμματισμό των υπενθυμίσεων σχετικά με την τήρηση της προαναφερθείσας φαρμακευτικής αγωγής. Στο σημείο αυτό, αξίζει να σημειωθεί ότι στο περιβάλλον του ημερολογίου δεν υποστηρίζεται επαναληψιμότητα υπενθυμίσεων εντός της ίδιας ημέρας και για το λόγο αυτό, απαιτείται η προηγούμενη εισαγωγή της συχνότητας λήψης του σκευάσματος ανά ώρες στο περιβάλλον του διακομιστή. Αρχικά, ο φροντιστής ορίζει ένα συμβάν με το όνομα Amlopen με χρόνο έναρξης στις 9 το πρωί και επιλέγει την επανάληψή του σε καθημερινή βάση, ένα ακόμη με το όνομα Lepur καθημερινά στις 7 το βράδυ και ένα τελευταίο συμβάν με το όνομα Tobradex στις 8 το πρωί κάθε μέρα για 3 μέρες. Επίσης, προσθέτει ένα επιπλέον συμβάν για την επίσκεψη στον οφθαλμίατρο την αρμόδια ημέρα και ώρα, αναγράφοντας το θέμα της υπενθύμισης, καθώς και πρόσθετες πληροφορίες αναφορικά με τη διεύθυνση του ιατρείου και την ώρα του ραντεβού. Τα σχετικά στιγμιότυπα της διαδικασίας αυτής παρουσιάζονται στα σχήματα 5.5, 5.6, 5.7, 5.8. Σχήμα 5.5: Εισαγωγή συμβάντος για το φάρμακο Amlopen. Σχήμα 5.4: Εισαγωγή συμβάντος για το φάρμακο Lepur. 50

67 5.2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ & ΟΡΙΣΜΟΣ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ Σχήμα 5.8: Εισαγωγή συμβάντος για το φάρμακο Tobradex. Σχήμα 5.7: Εισαγωγή συμβάντος για την επίσκεψη στον οφθαλμίατρο. Ακολούθως, επανέρχεται στο περιβάλλον του διακομιστή προκειμένου να προσθέσει τα στοιχεία του μουσικού κομματιού Für Elise, καθώς και ένα τραγούδι του καλλιτέχνη Σ. Καζαντζίδη και μία ξένη μπαλάντα, ούτως ώστε αυτά να δύνανται να αναπαραχθούν από το ρομπότ. Αναγράφει τον τίτλο και τον καλλιτέχνη του κάθε τραγουδιού, καθώς και την κατηγορία (κλασική, ελληνικά, ξένα) και την υποκατηγορία (ρεμπέτικο, μπαλάντα) στις οποίες υπάγονται. Υπόδειγμα της διαδικασίας αυτής παρουσιάζεται στο σχήμα 5.9. Λόγω λανθασμένης εισαγωγής υποκατηγορίας στο ελληνικό τραγούδι, επιλέγει την καρτέλα ενημέρωσης στοιχείων, προκειμένου να διορθώσει το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό στο εν λόγω κομμάτι (Σχήμα 5.10). Εν συνεχεία, αποθηκεύει τα αρχεία μουσικής για κάθε τραγούδι μεταβαίνοντας στη σχετική υπηρεσία του διακομιστή, όπως και στην περίπτωση των αρχείων εικόνων για τα φάρμακα (υπόδειγμα διαδικασίας στο σχήμα 5.11). Σχήμα 5.9: Εισαγωγή δεδομένων για ένα τραγούδι του καλλιτέχνη Σ. Καζαντζίδη. 51

68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΣΕΝΑΡΙΟ ΧΡΗΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Σχήμα 5.10: Διόρθωση υποκατηγορίας μουσικού κομματιού Σ. Καζαντζίδη. Σχήμα 5.11: Αποθήκευση αρχείου μουσικής για το εισαχθέν τραγούδι του Σ. Καζαντζίδη. Για την προγραμματισμένη αναπαραγωγή του κλασικού μουσικού κομματιού, επισκέπτεται την ιστοσελίδα του ημερολογίου και ορίζει ένα συμβάν με το όνομα Für Elise - Beethoven, τις ημέρες Δευτέρα, Τετάρτη και Παρασκευή κάθε εβδομάδας, με ώρα έναρξης 10 το πρωί (Σχήμα 5.12). Σχήμα 5.12: Εισαγωγή προγραμματισμένης αναπαραγωγής κλασικού κομματιού. 52

69 ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ 5.3 ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΝΘΥΜΙΣΕΩΝ Κατά τη χρονική στιγμή που έχει οριστεί η ενεργοποίηση ενός συμβάντος του ημερολογίου, το σύστημα ελέγχει εάν το ρομπότ βρίσκεται σε αλληλεπίδραση με το χρήστη. Σε μια τέτοια περίπτωση, η μέθοδος που έχει κληθεί βάσει του τύπου της υπενθύμισης, παραμένει σε κατάσταση αναμονής έως ότου οι δραστηριότητες ολοκληρωθούν. Όσον αφορά τις υποχρεώσεις λήψης φαρμακευτικής αγωγής, αρχικά, ενεργοποιείται η υπενθύμιση για τις οφθαλμικές σταγόνες, κάθε πρωί στις 8. Ως πρώτη ενέργεια καλείται η υπηρεσία του διακομιστή για την προβολή της σχετικής αποθηκευμένης εικόνας (Σχήμα 5.13). Στη συνέχεια, το ΝΑΟ προχωρά σε προφορική γνωστοποίηση των χαρακτηριστικών της υπενθύμισης ως ακολούθως: «Είναι ώρα να πάρεις το φάρμακο για τα μάτια. Το όνομα του φαρμάκου είναι Tobradex. Το χρώμα του είναι διαφανές και είναι σε σταγόνες. Πρέπει να πάρεις δύο.». Κατόπιν, το ΝΑΟ παραμένει αδρανές για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, μετά το πέρας του οποίου ρωτά τον ηλικιωμένο χρήστη εάν του επιτρέπει να κλείσει την εικόνα του φαρμακευτικού σκευάσματος. Σε περίπτωση που εκείνος αποκριθεί θετικά, η προβολή της εικόνας κλείνει και κατ αυτό τον τρόπο, ολοκληρώνεται η διαδικασία της υπενθύμισης. Σε αντίθετη περίπτωση, ωστόσο, το ΝΑΟ μεταβαίνει κατ εξακολούθηση σε αδράνεια περιορισμένης διαρκείας και έπειτα, σε ερώτηση του ηλικιωμένου. Η επαναληπτική αυτή διαδικασία, πραγματώνεται ούτως ώστε η υπενθύμιση να γνωστοποιηθεί εξάπαντος στο χρήστη, υπό οποιεσδήποτε συνθήκες (λόγου χάριν εάν ο ηλικιωμένος βρίσκεται σε κατάσταση ύπνου ή σε διαφορετικό χώρο εντός της οικίας κ.λπ.). Σχήμα 5.13: Προβολή εικόνας σκευάσματος οφθαλμικών σταγόνων κατά την ενεργοποίηση σχετικής υπενθύμισης. 53

70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΣΕΝΑΡΙΟ ΧΡΗΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Η επόμενη υπενθύμιση που ενεργοποιείται εντός της ημέρας αφορά τη λήψη του Amlopen, του σκευάσματος, δηλαδή, που προορίζεται για τη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης. Κατά την ένατη ώρα, λοιπόν, κάθε ημέρας (9 π.μ.) προβάλλεται στην οθόνη του υπολογιστή το φαρμακευτικό αυτό σκεύασμα και το ΝΑΟ αναλαμβάνει την περιγραφή του ως εξής: «Είναι ώρα να πάρεις το φάρμακο για την πίεση. Το όνομα του φαρμάκου είναι Amlopen. Είναι δίχρωμο και είναι κάψουλα. Πρέπει να πάρεις ένα. Να το λαμβάνεις πρωί και βράδυ μετά από γεύμα.». Μετά το πέρας ορισμένων δευτερολέπτων ρωτά το χρήστη: «Θέλεις να κλείσω την εικόνα;» και ανάλογα με την απάντησή του ενεργεί κατά τον τρόπο που αναλύθηκε παραπάνω. Εφόσον πρόκειται για τις ημέρες Δευτέρα, Τετάρτη και Παρασκευή, μια ώρα μετά (10 π.μ.) το ΝΑΟ εξέρχεται από την αδράνεια προκειμένου να εκτελέσει το τραγούδι Für Elise. Αρχικά, χαιρετά το χρήστη και αναφέρει τα στοιχεία του μουσικού κομματιού: «Γεια σου! Είναι ώρα να ακούσεις το τραγούδι Für Elise του καλλιτέχνη Beethoven.». Αργότερα, προβαίνει στην αναπαραγωγή του μουσικού κομματιού και μετά την ολοκλήρωσή του, εισέρχεται στην κατάσταση ύπνου. Εν συνεχεία, στις 7 μ.μ. κάθε βράδυ και με την προϋπόθεση ότι το ΝΑΟ δεν είναι απασχολημένο, προβάλλεται και πάλι στην οθόνη η εικόνα ενός φαρμακευτικού σκευάσματος, το οποίο αυτή τη φορά αναφέρεται στη χοληστερίνη του ηλικιωμένου ατόμου. Όπως και με τα προηγούμενα συμβάντα το ΝΑΟ αλληλεπιδρά λεκτικά αναφέροντας τα εξής: «Είναι ώρα να πάρεις το φάρμακο για τη χοληστερίνη. Το όνομα του φαρμάκου είναι Lepur. Το χρώμα του είναι μπεζ και το σχήμα του στρόγγυλο. Πρέπει να πάρεις ένα. Το φάρμακο πρέπει να το παίρνεις κάθε βράδυ μετά από γεύμα.». Κατόπιν της θετικής απόκρισης του ηλικιωμένου για το κλείσιμο της απεικόνισης, η υπενθύμιση ολοκληρώνεται και το ΝΑΟ μεταβαίνει στην αδράνεια. Τέλος, όσον αφορά την επίσκεψη στον οφθαλμίατρο, την προγραμματισμένη ημέρα και στιγμή του συμβάντος ενεργοποιείται η σχετική υπενθύμιση και το ΝΑΟ αναφέρει: «Γεια σου! Έχεις μια υπενθύμιση συμβάντος με το όνομα: Επίσκεψη στον οφθαλμίατρο. Το ραντεβού είναι σε δύο ώρες από τη στιγμή της υπενθύμισης. Η τοποθεσία του συμβάντος είναι: Ερμού 44, στο κέντρο της πόλης.». Στον τύπο υπενθύμισης γενικών συμβάντων, δεν προβλέπεται αναμονή απόκρισης από τον ηλικιωμένο και συνεπώς, αμέσως μετά τη λεκτική περιγραφή το ΝΑΟ εισέρχεται στην κατάσταση ύπνου. 54

71 5.4 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΡΟΜΠΟΤ - ΗΛΙΚΙΩΜΕΝΟΥ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΡΟΜΠΟΤ - ΗΛΙΚΙΩΜΕΝΟΥ Το άγγιγμα του αισθητήρα του κεφαλιού του ΝΑΟ αποτελεί το έναυσμα για την αλληλεπίδραση του ρομπότ με τον ηλικιωμένο χρήστη και συνίσταται από τις δραστηριότητες της ακρόασης μουσικών κομματιών, της ενημέρωσης σχετικά με συμβάντα του ημερολογίου, αλλά και την επαναφορά του ΝΑΟ στην αδράνεια. Ειδικότερα, κατά την εκκίνηση της αλληλεπίδρασης, το ΝΑΟ παραθέτει στον ηλικιωμένο τις διαθέσιμες δραστηριότητες, οι οποίες συνιστούν το «Τραγούδι», το «Ημερολόγιο» και τον «Ύπνο» και τον παρακαλεί να επιλέξει μια από αυτές. Η προφορική και κινητική έκφραση του ΝΑΟ συνοδεύεται από την εμφάνιση μιας διαδραστικής εικόνας, η οποία εμπεριέχει τις παρεχόμενες επιλογές (Σχήμα 5.14). Ο χρήστης καλείται να υποβάλει την απάντησή του πατώντας «κλικ» στο επιθυμητό εικονίδιο. Προκειμένου, ο ηλικιωμένος, να προχωρήσει σε ακρόαση των αγαπημένων του τραγουδιών, επιλέγει την αντίστοιχη δραστηριότητα. Με την ενέργεια αυτή, η διαδραστική εικόνα αποχωρεί και απευθείας, το ΝΑΟ του ζητά να επιλέξει κατηγορία τραγουδιού, αναφέροντάς του μόνο εκείνες για τις οποίες η βάση δεδομένων διαθέτει αποθηκευμένα μουσικά κομμάτια. Κατόπιν, με χρήση της βιβλιοθήκης OpenCV, προβάλλεται η επόμενη διαδραστική εικόνα με προτεινόμενες κατηγορίες την κλασική, την ελληνική και την ξένη μουσική (Σχήμα 5.15). Σε περίπτωση που ο χρήστης, παρά τη λεκτική αναφορά του ΝΑΟ, επιλέξει μια μη διαθέσιμη κατηγορία, το ρομπότ γνωστοποιεί την αδυναμία επιλογής και η συγκεκριμένη εικόνα επανεμφανίζεται. Δεδομένου ότι τα μουσικά κομμάτια του καλλιτέχνη Σ. Καζαντζίδη εμπίπτουν στην κατηγορία της ελληνικής μουσικής, ο χρήστης επιλέγει το αντίστοιχο εικονίδιο και το συγκεκριμένο παράθυρο αποχωρεί. Σχήμα 5.14: Διαδραστική εικόνα αρχικού μενού αλληλεπίδρασης ρομπότ ηλικιωμένου. Σχήμα 5.15: Διαδραστική εικόνα για την επιλογή κατηγορίας τραγουδιού. 55

72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΣΕΝΑΡΙΟ ΧΡΗΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Στο επόμενο βήμα, που αφορά την επιλογή υποκατηγορίας τραγουδιού, το ΝΑΟ όπως και προηγουμένως, πραγματοποιεί γνωστοποίηση μόνο όσων εμπεριέχουν διαθέσιμα μουσικά κομμάτια στη βάση δεδομένων. Αμέσως μετά, αναδύεται η αρμόδια διαδραστική εικόνα που απεικονίζει όλες τις διαθέσιμες υποκατηγορίες της ελληνικής μουσικής, οι οποίες συνιστούν το παραδοσιακό, το λαϊκό, το έντεχνο και το ρεμπέτικο τραγούδι (Σχήμα 5.16). Συνεπώς, λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι ο Σ. Καζαντζίδης είναι καλλιτέχνης του λαϊκού και ρεμπέτικου τραγουδιού, ο χρήστης διαλέγει ένα από αυτά και η αλληλεπίδραση προχωρά παρακάτω με το κλείσιμο της προβαλλόμενης εικόνας. Το τελευταίο στάδιο, για την ολοκλήρωση της εν λόγω δραστηριότητας, αφορά την επιλογή του επιθυμητού μουσικού κομματιού προς εκτέλεση. Το σύστημα δημιουργεί δυναμικά μια διαδραστική λίστα όλων των αποθηκευμένων τραγουδιών που ενυπάρχουν στη βάση (Σχήμα 5.17), την οποία και απεικονίζει, ενώ το ΝΑΟ προτρέπει τον ηλικιωμένο να υποβάλει την προτίμησή του. Κατόπιν αυτής, η διαδραστική εικόνα αποχωρεί και το ρομπότ προβαίνει στην αναπαραγωγή του αντίστοιχου μουσικού κομματιού. Σε περίπτωση που ο χρήστης υπερβεί ένα ορισμένο χρονικό όριο για να υποβάλει την απάντησή του, η επιλογή πραγματώνεται κατά τρόπο τυχαίο. Η χρήση λατινικών χαρακτήρων κατά την απεικόνιση της λίστας των διαθέσιμων τραγουδιών οφείλεται σε περιορισμούς που θέτει η βιβλιοθήκη OpenCV. Σχήμα 5.17: Διαδραστική εικόνα επιλογής υποκατηγορίας ελληνικής μουσικής. Σχήμα 5.16: Διαδραστική λίστα ρεμπέτικων τραγουδιών που ενυπάρχουν στη βάση. Κατά ανάλογο τρόπο, κάθε φορά που το ηλικιωμένο άτομο επιθυμεί την ακρόαση μουσικών κομματιών που υπάγονται στις ξένες μπαλάντες, καλείται να αγγίξει τον αισθητήρα του κεφαλιού του ΝΑΟ και να προχωρήσει στη δραστηριότητα των τραγουδιών. Ωστόσο, αυτή τη φορά οφείλει να επιλέξει την κατηγορία της ξένης μουσικής. Μετά την εκτέλεση των ενεργειών αυτών, το ρομπότ του φανερώνει τις διαθέσιμες υποκατηγορίες ξένων τραγουδιών, σύμφωνα με τα δεδομένα της βάσης, ενώ η αναδυόμενη διαδραστική εικόνα παρουσιάζει ως επιλογές τις μπαλάντες, την τζαζ (jazz), την μπλουζ (blues), τη σόουλ (soul) και τη ροκ (rock) μουσική (Σχήμα 5.18). Εν συνεχεία, ο ηλικιωμένος πατά «κλικ» στο άνω αριστερά εικονίδιο του ενεργού παραθύρου, καθότι το συγκεκριμένο αναφέρεται στις μπαλάντες. Όμοια με την ελληνική μουσική, η διαδραστική εικόνα αποχωρεί και στη θέση του αναδύεται μια 56

73 5.4 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΡΟΜΠΟΤ - ΗΛΙΚΙΩΜΕΝΟΥ απεικόνιση δυναμικής λίστας, με τα αποθηκευμένα τραγούδια της βάσης που πληρούν τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά (Σχήμα 5.19). Έπειτα από την επιλογή ενός από τα προτεινόμενα τραγούδια, ακολουθεί η εκτέλεσή του και μετά την ολοκλήρωση αυτής, το ρομπότ εισέρχεται στην αδράνεια. Όσον αφορά τη δραστηριότητα του ημερολογίου, η διεξαγωγή της δύναται να πραγματοποιηθεί από το αρχικό μενού της αλληλεπίδρασης, κάθε φορά που ο ηλικιωμένος χρήστης επιθυμεί να ενημερωθεί για επερχόμενα συμβάντα. Κατόπιν επιλογής του κατάλληλου εικονιδίου του σχήματος 5.14, η αντίστοιχη διαδραστική εικόνα κλείνει και το ΝΑΟ ζητά το πλήθος των ημερών για τις οποίες ο χρήστης επιθυμεί να ενημερωθεί. Ο τελευταίος καλείται να υποβάλει την απάντησή του προφορικά, έχοντας ως άνω όριο επιλογής τις δέκα ημέρες (10). Δεδομένου ότι η επίσκεψη στον οφθαλμίατρο εμπερικλείεται εντός των επιλεγμένων ημερών, το ΝΑΟ προβαίνει στην περιγραφή του συμβάντος ως ακολούθως: «Έχεις ένα συμβάν με το όνομα: Επίσκεψη στον οφθαλμίατρο, τον Μάρτιο στις οχτώ του μηνός, το έτος Ώρα συμβάντος: 5:00 μ.μ.. Το ραντεβού είναι σε δύο ώρες από τη στιγμή της υπενθύμισης. Η τοποθεσία του συμβάντος είναι: Ερμού 44, στο κέντρο της πόλης.». Σε αντίθετη περίπτωση και εφόσον δεν προβλέπονται προγραμματισμένα γεγονότα στο ημερολόγιο της Google, το ρομπότ γνωστοποιεί την απουσία συμβάντων εντός των επιλεγμένων ημερών. Αξίζει να διευκρινιστεί ότι εάν κατά τη εκτέλεση οποιασδήποτε από τις ανωτέρω δραστηριότητες η απόκριση του χρήστη υπερβεί το προβλεπόμενο όριο αναμονής του συστήματος, η δραστηριότητα διακόπτεται και το ρομπότ μεταβαίνει στην αδράνεια. Στην κατάσταση αυτή εισέρχεται το ΝΑΟ και κατόπιν επιλογής του εικονιδίου «Ύπνος» στην οθόνη του αρχικού μενού 1. Σχήμα 5.18: Διαδραστική εικόνα για την επιλογή υποκατηγορίας ξένης μουσικής. Σχήμα 5.19: Διαδραστική λίστα με ξένες μπαλάντες που ενυπάρχουν στη βάση. 1 Στον ακόλουθο σύνδεσμο παρατίθεται μαγνητοσκοπημένη χρήση του συστήματος για την εισαγωγή ενός συμβάντος φαρμακευτικής αγωγής, την ενεργοποίηση της υπενθύμισής της, καθώς και για την κατ επιλογή ακρόαση ενός τραγουδιού: 57