Nova pesquisa diz que robôs podem ser usados para ensinar bons hábitos às crianças

Tabela de Links

• Resumo e I. Introdução
• II. O Paradigma Casa e a Gamificação
• III. Terra das Mãos: O Jogo
• IV. Métodos
• V. Estudo do usuário
• VI. Resultados
• VII. Discussão

  • VIII. Conclusão

  • IX. Agradecimentos e Referências

Resumo — Este artigo apresenta o design, a implementação e a avaliação de um novo jogo educacional colaborativo intitulado “Land of Hands”, envolvendo crianças e um robô social personalizado que projetamos (HakshE). Por meio desta plataforma de jogo, pretendemos ensinar práticas adequadas de higiene das mãos para crianças e explorar a extensão das interações que ocorrem entre um robô pró-social e crianças em tal ambiente. Combinamos gamificação com o paradigma Computers as Social Actors (CASA) para modelar o robô como um ator social ou um colega jogador no jogo. O jogo foi desenvolvido usando o motor 2D da Godot e Alice 3. Neste estudo, 32 participantes jogaram o jogo online por meio de uma plataforma de videoconferência Zoom. Para entender a influência que os empurrões de um robô pró-social têm nas interações das crianças, dividimos nosso estudo em duas condições: Com-empurrões e Sem-empurrões. Análises detalhadas de rubricas e análises de vídeo das interações das crianças mostram que nossa plataforma ajudou as crianças a aprender boas práticas de higiene das mãos. Também descobrimos que usar um robô pró-social cria interações agradáveis e maior engajamento social entre as crianças e o robô, embora o aprendizado em si não tenha sido influenciado pela pró-socialidade do robô.

I. INTRODUÇÃO

Jogos e robôs sociais cativam e encantam crianças. Nosso estudo explora até que ponto os precursores de mudança de comportamento, aprendizado e engajamento ocorrem quando crianças e robôs sociais se envolvem em um jogo colaborativo em torno de práticas de lavagem das mãos. Primeiro, discutimos o design e a implementação de nosso novo jogo educacional colaborativo intitulado “Land of Hands” envolvendo crianças e um robô social personalizado (HakshE) que projetamos. Em seguida, apresentamos as descobertas de um estudo de usuário que conduzimos com crianças de 6 a 10 anos para avaliar nossa plataforma.

A teoria do nudge postula que mudanças positivas e duradouras de comportamento, como boas práticas de lavagem das mãos, podem ser provocadas por nudges repetidos que influenciam os sistemas cognitivo e afetivo [1]. Facilitar engajamentos de longo prazo em que professores e pais estimulam as crianças a boas práticas de higiene das mãos pode ser um processo tedioso que pode levar vários meses para ser alcançado. Para abordar isso, propomos usar robôs como agentes motivacionais que são projetados como companheiros de brincadeira. Robôs bem projetados requerem envolvimento humano mínimo e não são perceptíveis a desafios como fadiga. Sua novidade, especialmente em países em desenvolvimento, atrai crianças para eles, permitindo que sejam usados como agentes para nudges [2]. O objetivo de longo prazo deste trabalho é construir um robô social autônomo que promova mudanças positivas de comportamento por meio de nudges e medir a influência dos nudges exercidos pelo robô nas crianças.

A. Jogos colaborativos para reforço positivo

A mudança de comportamento pode ser alcançada quando as crianças têm conhecimento declarativo e conhecimento processual sobre a lavagem das mãos. As crianças precisam conhecer as etapas da lavagem das mãos para realizá-la. Em nossos estudos de pesquisa anteriores, descobrimos que crianças em idade escolar rurais e semiurbanas na Índia não têm o conhecimento correto sobre as etapas de higiene das mãos, conforme prescrito pela Organização Mundial da Saúde (OMS) [3]. Portanto, decidimos misturar conhecimento declarativo e conhecimento processual sobre higiene das mãos em um jogo sério que as crianças pudessem jogar com o robô social. Pesquisas anteriores mostram que quando os robôs atuavam como tutores ou colegas durante o jogo com as crianças, os robôs eram bem-sucedidos em fornecer os resultados de aprendizagem necessários e encorajavam as crianças a permanecerem continuamente desafiadas e motivadas [4], [5].

Bartneck et al. criaram uma oportunidade para participantes humanos se envolverem com um robô por meio de uma versão colaborativa do jogo, Mastermind [6]. Eles descobriram que quando o robô dava conselhos pouco inteligentes aos jogadores humanos, o jogo era percebido como mais difícil e os participantes avaliavam o valor das recomendações do robô como baixo. Quando os robôs agiam de forma inteligente e agradável, eles eram percebidos como vivos e agradáveis. Em um estudo semelhante, Xin et al. apresentaram um jogo de realidade mista 'Ovelha e lobo', com robôs Aibo da Sony, onde relataram que os participantes consideravam os robôs como companheiros de equipe e tinham interações agradáveis com eles [7]. Assim, acreditamos que usar um robô social para ensinar boas práticas de higiene das mãos a crianças em um ambiente baseado em jogo colaborativo forneceria o reforço mais agradável e positivo para trazer a mudança de comportamento em si.

Durante o ano letivo de 2021-22, muitas escolas primárias na Índia permaneceram fechadas devido à pandemia de Covid. Portanto, não foi possível estudarmos a influência dos empurrões do nosso robô na mudança de comportamento de lavagem das mãos das crianças. Em vez disso, como piloto, conduzimos este estudo de pesquisa para explorar a influência dos empurrões de um robô social nos precursores de comportamento, ou seja, no aprendizado e no envolvimento das crianças com o robô. Conduziremos um estudo offline durante o arXiv:2206.08075v2 [cs.RO] 17 de junho de 2022 ano letivo de 2022-23 como uma extensão deste trabalho para estudar a influência na mudança de comportamento.

B. Medindo interações sociais e engajamento entre crianças e robôs

A literatura no campo de HRI afirma que as crianças se envolvem com um sistema robótico por meio de vários canais de comunicação verbais e não verbais, como respostas verbais, expressões faciais, gestos e olhar [8], [9]. Além disso, sabe-se que a capacidade de um robô de retratar capacidades pró-sociais influencia positivamente o envolvimento das crianças com um robô durante interações de longo prazo [10], [11]. Portanto, para entender como os empurrões de um robô pró-social podem influenciar o aprendizado e as interações das crianças com o robô em um ambiente baseado em jogos colaborativos, medimos a comunicação verbal e as expressões faciais das crianças em relação às respostas do robô.

Por meio deste estudo de pesquisa, pretendemos responder às seguintes questões de pesquisa:

• Pergunta de pesquisa 1: Até que ponto o aprendizado sobre higiene das mãos ocorre em brincadeiras colaborativas entre uma criança e um robô social?

• Pergunta de pesquisa 2: Até que ponto os empurrões de um robô pró-social influenciam o aprendizado, a interação e o envolvimento de uma criança com um robô em um ambiente de jogo colaborativo?