ETD

• serious game

This thesis covers the whole design chain of a Serious Game for rehabilitation with a robotic platform for the hand and wrist: from functional requirements to experimental results on unimpaired subjects, at the Wearable Robotics Laboratory of Scuola Superiore Sant'Anna.
The requirements, defined with the clinical team, were translated into game mechanics through an explicit scheme: every element maps onto a motor function to be trained or assessed, from fine tracking inside the active range of motion to reaching and briefly holding the joint limits, up to making control errors visible. The game, developed in Unity, is a third person scrolling task in which forward progression is predefined and lateral position is driven by the flexion-extension angle, remapped onto the subject's calibrated range. The three levels progress accordingly, from range exploration to moving and falling obstacles for anticipatory control and responsiveness, and the game communicates with the robot over UDP between LabVIEW and Unity.
The protocol decouples difficulty from resistance: 10 subjects, three levels by four modalities. In the analysis every run is compared against a minimum-jerk reference trajectory, computed from the layout alone, which turns it into a measurable error. In unimpaired subjects the score saturates, the kinematics does not: the game does not only sustain engagement, it specifies the movement, and that is what makes the robot's measurements interpretable.

Questa tesi copre l'intera catena progettuale di un Serious Game per la riabilitazione con una piattaforma robotica per mano e polso: dalle specifiche funzionali ai risultati sperimentali su soggetti sani, presso il Wearable Robotics Laboratory della Scuola Superiore Sant'Anna.
I requisiti, definiti con il team clinico, sono stati tradotti in meccaniche di gioco secondo uno schema esplicito: a ogni elemento corrisponde una funzione motoria da allenare o valutare, dall'inseguimento fine dentro il range attivo al raggiungimento e breve mantenimento dei limiti articolari, fino alla resa visibile degli errori di controllo. Il gioco, sviluppato in Unity, è uno scrolling game in terza persona in cui l'avanzamento è predefinito e la posizione laterale è comandata dall'angolo di flesso-estensione, rimappato sul range calibrato del soggetto. I tre livelli progrediscono di conseguenza, dall'esplorazione del range agli ostacoli mobili e cadenti per controllo anticipatorio e prontezza, e il gioco comunica col robot via UDP fra LabVIEW e Unity.
Il protocollo disaccoppia difficoltà e resistenza: 10 soggetti, tre livelli per quattro modalità. Nell'analisi ogni corsa è confrontata con una traiettoria di riferimento a minimo jerk, calcolata dal solo layout, che la trasforma in un errore misurabile. Nei soggetti sani il punteggio satura, la cinematica no: il gioco non sostiene solo l'ingaggio, specifica il movimento, ed è questo a rendere interpretabili le misure del robot.