Eğitim amaçlı insan - makine etkileşimi ve fizik tedavi uygulaması

İnsan - Makine Etkileşimi (İME), insanların, bilgisayarlar, makineler, robotlar ve diğer teknolojik ortamlar ile nasıl etkileşime girdiğini anlamaya çalışan genelleyici bir bilimsel konu başlığı olarak tanımlanabilir. İME çalışmaları sayesinde bu tip ortamların insanlık için daha etkin hale getirilmesi amaçlanmaktadır. Bu tez çalışmasında, İME yoluyla insana bir görevin öğretilmesi için hem robot hem de hologram etmenin (agent) kullanıldığı uygulamalar geliştirilmiştir. Bu uygulamalar sayesinde, literatürde ilk defa iki etmen, öğretme alanındaki başarı oranları, avantajları ve dezavantajları yönünden katılımcılar ile denenerek karşılaştırılmıştır. Bu uygulamalardan edinilen tecrübe ve geliştirilen yöntem kullanılarak, hologram ile insana görev öğretme fizik tedavi alanına taşınmış; literatürde ilk defa boyun ağrısının tedavisi için gerekli olan egzersiz hareketlerini hastalara öğretecek ve uygulanırken de onları denetleyip yönlendirecek holografik bir tedavi uygulaması geliştirilmiştir. Tez çalışmasında gerçekleştirilen ilk uygulamada, insana bir görevin öğretilmesini amaçlayan deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Önce robot etmen için niyet yönlendirme temelli deneysel çalışma ortamı hazırlanmış sonra bunun bir benzeri de HoloLens cihazı üzerinde Artırılmış Gerçeklik (AG) ortamı olarak tasarlanmıştır. Her iki etmen ile gerçekleştirilen deneylerde 50 kişiden elde edilen sonuçlar literatürdeki eğitim amaçlı çalışmalarda kullanılan metriklere göre değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre insana bir görevi öğretmede robot etmenin %48, hologram etmenin ise %24 oranında başarılı olduğu görülmüştür. Böylece robot öğreticinin daha başarılı olduğu sonucuna varılmıştır. Gerçekleştirilen bu uygulama ile bir İME çalışmasında ilk defa Sonlu Durum Makineleri (SDM) yöntemi ile hologramın kontrol edildiği bir algoritma tasarlanmıştır. Bunun yanında kullanıcıların hareketleri, İçerikten Bağımsız Dilbilgisi (İBD) ve Aşağı Sürüklemeli Otomat (ASO) yöntemleri ile modellenerek hologramların daha karmaşık görevleri öğretmede kullanılabilmesi sağlanmıştır. İnsana bir görevin bir etmen aracılığıyla öğretilmesi konusunda tez çalışması kapsamında gerçekleştirilen ikinci uygulama, boyun ağrısı tedavisi için gereken fizik tedavi hareketlerinin hologram yardımıyla öğretilmesidir. Bu uygulama ile literatürde tedaviye sadık kalmayan veya tedaviyi yanlış uygulayan hastalar için çözüm olabilecek bir sistem geliştirilmiştir. Gerçekleştirilen sistem ile hastaların hareketleri doğru açıyla, doğru tekrar sayısıyla ve doğru sürede yapıp yapmadıkları HoloLens üzerindeki sensörlerden ve etrafa yerleştirilen işaretçilerden faydalanılarak denetlenmiştir. Buna ilaveten holografik videolar, yönlendirici hologramlar ve sesler ile insanlara egzersiz hareketleri öğretilmiştir. Bu sistemin faydasını ölçmek için 15'i kontrol grubu 15'i test grubu olmak üzere toplam 30 katılımcı ile testler yapılmıştır. Cihazı kullanmayan kontrol grubunda süre, tekrar ve açı hata oranları sırasıyla %36.4, %8 ve %27.3 iken, test grubunda hata oranları sırasıyla %0, %0 ve %9.1 şeklinde gerçekleşmiştir. Ayrıca deneyler sırasında toplanan görüntü ve video kayıtları ile daha sonraki çalışmalar için veri seti hazırlanmıştır. Bu tezdeki çalışmalarla, İME ile insanların yönlendirilmesi sağlanmış ve bunun sonucunda da ihtiyacı olan insanlara teknolojik cihazlar ile fayda sağlayabilecek sistemler geliştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Artırılmış Gerçeklik, Boyun Ağrısı Tedavisi, Fizik Tedavi, İnsan - Robot Etkileşimi, İnsan - Makine Etkileşimi, Eğitim Teknolojisi, Karma Gerçeklik