O nouă cercetare arată că roboții ar putea fi folosiți pentru a-i învăța pe copii obiceiuri bune

Tabelul de legături

• Rezumat și I. Introducere
• II. Paradigma și Gamificarea Casei
• III. Țara mâinilor: Jocul
• IV. Metode
• V. Studiu utilizator
• VI. Rezultate
• VII. Discuţie

  • VIII. Concluzie

  • IX. Mulțumiri și referințe

Rezumat — Această lucrare prezintă proiectarea, implementarea și evaluarea unui nou joc educațional colaborativ intitulat „Țara mâinilor”, care implică copii și un robot social personalizat pe care l-am proiectat (HakshE). Prin această platformă de jocuri, ne propunem să predăm copiilor practici adecvate de igienă a mâinilor și să explorăm amploarea interacțiunilor care au loc între un robot pro-social și copiii într-un astfel de cadru. Am combinat gamification cu paradigma Computers as Social Actors (CASA) pentru a modela robotul ca actor social sau coleg în joc. Jocul a fost dezvoltat folosind motorul 2D al lui Godot și Alice 3. În acest studiu, 32 de participanți au jucat jocul online printr-o platformă de teleconferință video Zoom. Pentru a înțelege influența pe care o are ghiviturile unui robot pro-social asupra interacțiunilor copiilor, am împărțit studiul nostru în două condiții: With-Nudges și Without-Nudges. Analiza detaliată a rubricilor și analizele video ale interacțiunilor copiilor arată că platforma noastră i-a ajutat pe copii să învețe practici bune de igienă a mâinilor. De asemenea, am constatat că utilizarea unui robot pro-social creează interacțiuni plăcute și un angajament social mai mare între copii și robot, deși învățarea în sine nu a fost influențată de pro-socialitatea robotului.

I. INTRODUCERE

Jocurile și roboții sociali captivează și captivează copiii. Studiul nostru explorează măsura în care precursorii schimbării comportamentului, învățarea și implicarea au loc atunci când copiii și roboții sociali se angajează într-un joc de colaborare în jurul practicilor de spălare a mâinilor. Mai întâi discutăm despre proiectarea și implementarea noului nostru joc educațional colaborativ intitulat „Țara mâinilor”, care implică copii și un robot social personalizat (HakshE) pe care l-am proiectat. Prezentăm apoi concluziile unui studiu de utilizatori pe care l-am efectuat cu copii cu vârsta cuprinsă între 6-10 ani pentru a ne evalua platforma.

Teoria nudge postulează că schimbarea comportamentală pozitivă și de durată, cum ar fi bunele practici de spălare a mâinilor, ar putea fi provocată de înghionturi repetate care influențează sistemele cognitive și afective [1]. Facilitarea angajamentelor pe termen lung în care profesorii și părinții îi îndeamnă pe copii spre bune practici de igienă a mâinilor ar putea fi un proces obositor care ar putea dura câteva luni. Pentru a rezolva acest lucru, propunem să folosim roboți ca agenți motivaționali care sunt proiectați ca prieteni de joacă. Roboții bine proiectați necesită o implicare umană minimă și nu sunt perceptibili la provocări precum oboseala. Noutatea lor, în special în țările în curs de dezvoltare, atrage copiii către ei, permițându-le să fie folosiți ca agenți de ghiontire [2]. Scopul pe termen lung al acestei lucrări este atât de a construi un robot social autonom care promovează schimbarea pozitivă a comportamentului prin nudges, cât și de a măsura influența nudge-urilor exercitate de robot asupra copiilor.

A. Jocuri colaborative pentru întărirea pozitivă

Schimbarea comportamentului poate fi realizată atunci când copiii au atât cunoștințe declarative, cât și cunoștințe procedurale despre spălarea mâinilor. Copiii trebuie să cunoască pașii spălării mâinilor pentru a o efectua. În studiile noastre anterioare de cercetare, am constatat că școlii din mediul rural și semi-urban din India nu au cunoștințele corecte despre pașii de igienă a mâinilor, așa cum este prescris de Organizația Mondială a Sănătății (OMS) [3]. Prin urmare, am decis să îmbinăm cunoștințele declarative și cunoștințele procedurale despre igiena mâinilor într-un joc serios pe care copiii l-ar putea juca cu robotul social. Cercetările anterioare arată că, atunci când roboții au acționat ca tutori sau colegi în timpul jocului cu copiii, roboții au avut succes în furnizarea rezultatelor necesare învățării și i-au încurajat pe copii să rămână în mod continuu provocați și motivați [4], [5].

Bartneck și colab. a creat o oportunitate pentru participanții umani de a interacționa cu un robot printr-o versiune colaborativă a jocului, Mastermind [6]. Ei au descoperit că atunci când robotul a dat sfaturi neinteligente jucătorilor umani, atunci jocul a fost perceput ca fiind mai dificil, iar participanții au evaluat valoarea recomandărilor robotului ca fiind scăzută. Când roboții au acționat inteligent și agreabil, au fost percepuți ca fiind vii și plăcuti. Într-un studiu similar, Xin și colab. au prezentat un joc de realitate mixtă „Oaia și lupul”, cu roboții Aibo de la Sony, unde au raportat că participanții i-au considerat pe roboți ca fiind colegi de echipă și au avut interacțiuni plăcute cu ei [7]. Astfel, credem că folosirea unui robot social pentru a preda copiilor bune practici de igienă a mâinilor într-un cadru bazat pe jocuri de colaborare ar oferi cea mai plăcută și pozitivă întărire pentru a aduce schimbarea comportamentului în sine.

În timpul anului școlar 2021-22, multe școli primare din India au rămas închise din cauza pandemiei de Covid. Prin urmare, nu ne-a fost posibil să studiem influența ghionturilor robotului nostru asupra schimbării comportamentului de spălare a mâinilor la copii. În schimb, în calitate de pilot, am efectuat acest studiu de cercetare pentru a explora influența ghionturilor unui robot social asupra precursorilor comportamentului, și anume învățarea și implicarea copiilor cu robotul. Vom desfășura un studiu offline pe parcursul anului școlar arXiv:2206.08075v2 [cs.RO] 17 iunie 2022 2022-23, ca o prelungire a acestei lucrări de studiere a influenței asupra schimbării comportamentului.

B. Măsurarea interacțiunilor sociale și a implicării dintre copii și roboți

Literatura din domeniul HRI afirmă că copiii se angajează cu un sistem robotizat prin diverse canale comunicative verbale și nonverbale, cum ar fi răspunsurile verbale, expresiile faciale, gesturile și privirea [8], [9]. Mai mult, se știe că capacitatea unui robot de a descrie capacitățile pro-sociale influențează pozitiv implicarea copiilor cu un robot în timpul interacțiunilor pe termen lung [10], [11]. Prin urmare, pentru a înțelege modul în care ghionturile unui robot pro-social pot influența învățarea și interacțiunile copiilor cu robotul într-un cadru bazat pe un joc colaborativ, am măsurat comunicarea verbală și expresiile faciale ale copiilor la răspunsurile robotului.

Prin acest studiu de cercetare ne propunem să răspundem la următoarele întrebări de cercetare:

• Întrebarea de cercetare 1: În ce măsură învățarea despre igiena mâinilor are loc în jocul colaborativ între un copil și un robot social?

• Întrebarea de cercetare 2: În ce măsură ghionturile unui robot pro-social influențează învățarea, interacțiunea și implicarea unui copil cu un robot într-un cadru de joc colaborativ?