据美国护理学院协会称，美国注册护士(RNs)短缺，由于医疗保健需求和婴儿潮一代的需求随着年龄增长而增加，预计这一短缺将进一步加剧[ 1］．机器人辅助医疗有可能通过自动化日常和常规的护理任务来缓解这种短缺，从而提高护士的生产力和效率[ 2］．注册护士是美国卫生保健系统中最大的工作人员群体，他们的身体伤害和肌肉骨骼疾病的发生率高于平均水平[ 3.］．2016年，护士的肌肉骨骼疾病发病率为每万名工人46.0例，大大高于其他职业的平均发病率(每万名工人29.4例)[ 4］．在医院工作的注册护士中，劳累过度及身体反应占49.7%，在流动医疗服务的注册护士中占35.0%，在护理及安老院舍工作的注册护士中占34.5% [ 4］．美国护士协会于2003年发起了一项全国性运动，以减少护士的肌肉骨骼损伤次数[ 5]，并随后发布了一份指引，建议护士在处理病人时如何避免受伤，其中包括使用现有技术[ 6］．然而，护士肌肉骨骼损伤的发生率仍然很高。

机器人可在卫生保健环境中协助安全处理病人和移动。近年来，机器人已被用于医院协助外科手术、分发药物、监测病人和协助日常卫生[ 7］．然而，护士对机器人护理助理的接受是至关重要的，需要进行全面评估，以确保该技术的采用和在卫生保健环境中的大规模实施。虽然对专业人员的一些调查显示，在医疗保健中使用机器人得到了积极反馈[ 8， 9]，为了评估机器人如何协助安全处理病人和移动，从而防止护士的肌肉骨骼损伤，需要可行性数据。

为了减轻护理人员承担的一些体力要求高的工作，防止身体受伤，我们构建了一个机器人护理助理，称为自适应机器人护理助理(ARNA)。ARNA是一种定制服务机器人，它能够在医院环境中自主导航，并执行护士助理的任务。ARNA是一种全向移动机器人，由内部构造，并增加了一个6自由度的机械臂( 图1)．ARNA配备了一个仪表把手，当患者作为患者助行器使用时，可以检测患者的导航意图。ARNA旨在提高护理人员在体力工作和非体力工作(如患者步行、取物品、患者观察和收集患者反馈)时的合作效率。

本研究评估了护理学生在ARNA被用作病人步行机器人的情况下对ARNA的可接受性。实验是在模拟的医院环境中进行的。护理专业的学生(作为护理人员的代表)被分成两组，一个参与者作为护士，另一个作为病人。我们进行了第一阶段的试验(即试点研究)，以收集定量数据并解决以下研究问题:护士是否可以接受使用服务机器人作为患者的门诊辅助设备?在这种情况下，我们使用技术接受模型(TAM)的两个分量表来衡量用户可接受性[ 10， 11]，即感知有用性和感知易用性。

所有护理专业学生(n=24)都参加了包括医院病人护理在内的本科和硕士加速二级护理课程。招聘是由护理学院通过课堂邀请进行的。随后，感兴趣的学生通知教师自愿参加这项研究。作为参与实验的补偿，学生可以获得本科研究课程或顶点临床课程的临床/研究学时学分。

学生志愿者被要求有足够的身体能力来完成研究中管理的任务。应当指出的是，只有当残疾严重干扰了任务的执行(例如，不可纠正的视力或听力问题)时，才将残疾用作排除标准。该研究已获得该大学机构审查委员会的批准。所有志愿者都给予了知情同意。

ARNA是一个全向移动机器人，由内部构造，并增加了一个六自由度的机械臂( 图1)．ARNA还配备了一个装有力-扭矩传感器的把手，这使机器人能够检测用户的导航意图，并在走病人或推重物(如医院病床)时调整物理帮助的量。ARNA包括多个用户界面(如平板电脑界面，类似手柄的遥控器)，导航传感器(如摄像头，Kinect，超声波和红外传感器)，以及一个强大的计算和实时控制单元。尽管ARNA具有多种功能和服务，但目前的研究主要集中在ARNA作为病人步行机器人时的用户接受度。ARNA其他功能的可接受性数据将在后续研究中进行调查。

预防病人跌倒是医院护理质量的一项措施，也是护士日常工作的重点。当ARNA被用作患者助行器时，安装在ARNA车把下方的力-扭矩传感器会感知用户的交互努力(患者施加在车把上的力和扭矩)，并用于提取用户的导航意图。然后，用户的意图被传达给机器人的控制单元，控制单元反过来推动机器人向预定的方向前进，从而使用户产生与轻量级步行者互动的感觉。除了提供移动辅助和稳定支持外，ARNA还利用其机械臂携带静脉输液线和其他栓系医疗设备(如氧气瓶)。在这种辅助行走过程中，ARNA的导航传感器通过避免机器人与携带的静脉杆以及环境中的物体和人的碰撞，增强了用户的安全性。从技术角度来看，与护士合作并执行这些任务需要高水平的智能和自主权。为此，我们为ARNA配备了各种传感器，包括摄像头、Kinect、激光扫描仪、凹凸传感器、红外传感器和超声波传感器。

实验是在路易斯维尔大学护理学院的模拟套件中进行的。

在参与者到达实验地点之前，由项目人员准备好场景和机器人。任何时候只有2名护理专业学生和项目人员在模拟实验室。为了便于理解任务，参与者接受了关于实验过程的完整的口头指导和任务演示。

参与者分成两组，其中一名参与者作为护士，另一名参与者作为需要行走辅助的病人。在地板上标出了一条矩形路径，让参与者在接受ARNA步态辅助的同时沿着该路径行走。“患者”的一般任务是抓住机器人的车把，跟随机器人在地板上的标记路径行走，“护士”的任务是手持紧急停止开关，与患者和机器人一起行走，扮演监督角色。在行走时，ARNA用手臂携带着静脉输液杆，保持输液杆与环境中的物体、患者和自身之间的安全距离。护士被指示启动紧急停止开关，当机器人接近其他物体或任何不可预见的危险情况时，该开关将使机器人完全停止。试验开始前，患者躺在病床上，护士站在患者身旁，等待试验开始。根据实验者发出的启动信号，患者在护士的帮助下爬下床，抓住ARNA的车把。当患者口头确认牢牢抓住车把，姿势稳定后，护士解除ARNA的紧急停止，允许机器人操作。接下来，患者沿着地板上标记的矩形路径走，同时接受机器人的支持，直到他/她回到床上，这时护士重新启动紧急停止，帮助患者躺回床上。每个实验组由每个参与者进行9次试验。 Original dyads were retained for all trial runs.

在第九次试验之后，护理学生接受了一份关于他们与机器人互动和帮助病人的经验的调查(TAM的感知有用性和感知易用性分量表)。调查以问卷和李克特量表的形式进行(下一小节讨论)。随后，参与者的角色进行了切换，从而为双方参与者提供了护士和患者的角色，并重复了另外9组试验，共216次试验。试验期6 d(每天2对)。参与者分组和护士/患者角色顺序是随机的，以防止任何固有的偏见。

TAM最初由Davis在1989年开发，用于预测和解释用户对信息技术(IT)的接受程度[ 10］．最初的TAM由两个被假设为用户接受决定因素的基本结构组成:感知有用性和感知易用性[ 10］．理性行动理论为TAM提供了理论框架，以解释感知有用性和感知易用性之间的关系，以及用户的态度、意图和IT使用行为[ 11］．在TAM应用于IT工作场所研究之后，研究人员建议TAM包括与社会变化、人类过程和边界相关条件相关的外部变量[ 12， 13］．2003年，原TAM进行了改进。新的TAM2删除了a的概念 ttitudes并分解了概念 外部变量分为认知工具过程(感知易用性、工作相关性、输出质量)和社会影响过程(形象、主观规范、自愿性)[ 14］．TAM3是一个综合了TAM2和感知易用性决定因素模型的模型，后来在2008年被开发出来[ 15］．TAM3由感知易用性、感知有用性、使用行为和行为意图四个构念组成[ 15， 16]，尽管它还没有被广泛使用[ 17］．当回顾TAM的迭代时，研究人员认为原始的TAM最好地捕获了本研究中可接受性的概念。

本研究使用了TAM的两个子量表(即感知有用性和感知易用性)，最初由Davis在1989年提出[ 10]，评估护生对ARNA机器人的接受度和采用可能性。TAM有效地预测了护士对其他医疗保健技术的接受程度[ 18］．对于医疗保健中技术采用的调查，TAM被认为是金标准，并被认为提供了强大的效度和信度度量[ 19］．如前所述，TAM通过两个子量表评估用户对给定技术的可接受性:感知有用性和感知易用性。感知有用性是指一个人认为使用某一特定系统有助于其工作的程度。另一方面，感知易用性是一个人认为该系统的使用是毫不费力的程度[ 10］．用户可接受的各种技术(如服务机器人)[ 18]、电子学习系统[ 18， 20.， 21]，以及辅助社交机器人[ 22])进行了评估。据我们所知，本研究首次通过TAM的感知有用性和感知易用性量表来衡量护士对服务机器人的接受程度。问卷已制成表格 表1而且 2．每个问题都采用李克特7分制，从1(“不同意”)到7(“同意”)。

为了检验在此背景下TAM的感知有用性和感知易用性分量表的内部一致性，我们计算了Cronbach alpha值[ 23］．Cronbach alpha是测量量表可靠性的一种方法，它检查一组观察结果是否密切相关。Cronbach alpha值大于0.7被认为是可接受的，低于0.2是不可靠的，负值表示完全随机集合[ 23］．此外，我们进行了相关分析，以确定问卷项目与整体感知有用性和感知易用性之间的关系，计算Spearman rho相关系数和 P值( 24］．

本研究评估护理专业学生对ARNA的有效性和易用性，以评估其可接受性和影响因素，并确定ARNA未来发展需要改进的地方。计算得出的Cronbach alpha值(感知有用性数据集为0.93，感知易用性数据集为0.82)表明问卷的内部一致性是可以接受的。感知有用性和感知易用性量表的统计结果显示护生对ARNA的接受程度为中等至较高。参与者对ARNA的总体意见是积极的，因为总体有用性和易用性的平均值高于平均水平(即大于4/7)。此外，单个问题与整体感知有用性和感知易用性之间的相关系数处于中等可接受水平，表明这些问题在检查感知有用性和感知易用性指标的各个方面是有用的。

总的来说，本研究增强了我们对ARNA在感知有用性和感知易用性方面的各个方面的理解，并指出了需要改进的关键方面，以促进ARNA的可接受性和采用可能性。例如，提高ARNA的灵活性很重要，这可以从问题9中用户回答的中等平均值看出。也许通过提供更多的用户界面来适应不同的交互风格，护士对灵活性的感知可以增强。然而，参与者对其他感知易用性问题的回答相当高，这表明机器人很容易操作。这可能是由于机器人自主调节步态速度，提供稳定性支持和避碰，只需要护士监督步态辅助，并在紧急情况下做出反应。

参与者对变量1的平均反应较低，对变量2-5的平均反应中等，说明参与者并不完全认同使用ARNA机器人能提高他们的工作绩效或节省他们大量的时间。然而，这并不令人惊讶，因为在目前的能力下，ARNA仍然需要一名护士在机器人和患者的行走辅助过程中陪伴，这与使用非机器人步行者一样耗时，尽管机器人提供了稳定支持和避免碰撞。赋予机器人完全自主的能力，在没有护士直接监督的情况下为患者提供行走帮助，可能会增强用户对工作绩效改善的感知。完全将步行辅助工作外包给全自动机器人可能会提高护士的工作效率，因为他/她只需要监督步态辅助，因此可以专注于其他职责。

模拟是卫生保健教育中一个日益增长的趋势，并且经常需要代理来为儿童或丧失行为能力的患者在临床环境中收集数据。在将ARNA引入医院或其他临床环境并在繁忙的卫生保健提供者和弱势患者中进行测试之前，需要初步的可接受性数据。这项使用护士学生的模拟医疗保健研究被认为是ARNA作为安全和高质量的病人护理工具和护士对肌肉骨骼疾病的保护的进步。

这项研究的结果应该被认为是初步的，原因有很多。首先，我们在模拟的医院环境中，用数量有限的护理学生评估了ARNA的有用性和易用性，因此，结果可能无法扩展到真实医疗环境中的所有护士和医疗保健提供者。第二，由于我们的实验设计，每个参与者都是患者和护士，这可能影响了参与者对ARNA可接受性的感知。这个实验设计也可能影响了参与者在研究过程中的决策，从而影响了研究结果。

此外，在本研究中，由于研究的初步性质，我们无法收集和评估ARNA机器人在很长一段时间内的实际用户行为，因此，我们以感知有用性和感知易用性作为指标来预测护士对ARNA的采用可能性和使用情况。

与其他职业相比，护士的身体损伤和肌肉骨骼疾病的发生率高于平均水平，这通常是由于病人的处理和移动。机器人具有很大的潜力，可以减轻护理人员和卫生保健提供者的一些体力劳动，从而防止身体伤害。然而，护士对机器人护理助理的接受是至关重要的，需要进行全面评估，以确保该技术的采用和在卫生保健环境中的大规模实施。

本研究评估了我们定制的机器人护理助理ARNA在患者行走场景下的可接受性，评估了TAM的感知有用性和感知易用性两个子量表。用户调查对24名护理学生作为研究参与者进行。我们在一个模拟的医院环境中进行了实验，两名参与者被配对在一起，一个扮演病人的角色，另一个扮演护士，使用一个服务机器人作为动力助行器为病人提供流动帮助。试验结束后，作为护士的参与者填写了关于ARNA机器人的有用性和易用性的意见问卷。据我们所知，这项研究首次考察了机器人护理助理的用户可接受性，为进一步讨论这项技术的社会技术和商业前景奠定了基础。