Robot Partner: Een App voor het Verbeteren van de Sociale en Emotionele Vaardigheden van Autistische Kinderen

Een Innovatieve Benadering voor Autistische Kinderen

Robot Partner is een trainingsmobiele App die tot doel heeft de sociale en emotionele vaardigheden van autistische kinderen tussen 4 en 6 jaar oud te verbeteren. Eerdere studies hebben aangetoond dat autistische kinderen meer geïnteresseerd zijn in communicatie met robots dan met mensen. Bovendien hebben steeds meer studies aangetoond dat het gebruik van een sociale robot om autistische kinderen te helpen een potentieel nuttig onderzoeksgebied is. Specifiek is gebleken dat robotanimatie effectief is bij het onderwijzen van kinderen met autisme om gebaren in sociale communicatiesituaties te herkennen en te produceren. Om de ontwikkeling van autistische kinderen te ondersteunen met een wetenschappelijke methode en met een beeld waarin ze geïnteresseerd zijn, is een virtueel robotkarakter gecreëerd om autistische kinderen te begeleiden bij het deelnemen aan trainingsactiviteiten op het gebied van spraak en gebaar, emotie en sociale communicatie in het huidige ontwerp.

De App is ontworpen op basis van een systematisch interventieprogramma voor de sociale en emotionele vaardigheden van autistische kinderen. Het interventieprogramma is ontwikkeld op basis van onderzoeksresultaten van een nationaal onderzoeksproject van een van de ontwerpers in ons team. Uit de hersenafbeeldingen van de bovengenoemde projecten bleek dat autistische kinderen een significant verschil vertoonden in de activatie van de dorsolaterale prefrontale cortex wanneer ze naar een robot keken die met hen interacteerde in vergelijking met wanneer ze met een persoon interacteerden. Een dergelijk verschil werd niet gevonden bij typisch ontwikkelende kinderen. De dorsolaterale prefrontale cortex speelt een sleutelrol bij de regulatie van affectieve verwerking. Deze bevindingen geven aan dat autistische kinderen gevoeliger zijn voor sociale interacties met robots dan met mensen, en dit komt tot uiting in de activatie van de cortex die verband houdt met affectie. Daarom kunnen trainingen die worden gegeven door een robotpartner grotere effecten hebben op het verbeteren van de sociale vaardigheden van autistische kinderen. Op basis hiervan hebben we een virtueel robotkarakter ontworpen als partner en trainer om autistische kinderen te helpen bij verschillende taken. Het ontwerp van Robot Xiaozhao bestaat uit drie modules: Spraak en Gebaar, Emotie en Sociale Interactie. Deze modules ondersteunen de training op basis van gangbare sociale dialogen met gebaren, emotionele expressie en uitgebreide sociale communicatie tussen de robotpartner Xiaozhao en autistische kinderen.

Naast de bovengenoemde modules hebben we bij het ontwerpen van de robot en het raamwerk van de App ook rekening gehouden met andere recente onderzoeksbevindingen met betrekking tot de voorkeur van autistische kinderen voor kleur, geluid en het uiterlijk van de robot. Bijvoorbeeld, een vroeg onderzoek heeft gesuggereerd dat autistische kinderen de voorkeur geven aan kleuropties zoals blauw, groen en bruin. Daarom zijn deze kleuren geselecteerd als de hoofdkleuren in het ontwerp van Robot Xiaozhao.

Robot Partner bestaat uit de modules Spraak en Gebaar, Emotie en Sociale Interactie om de training te ondersteunen op basis van gangbare sociale dialogen en gebaren, emotionele expressie en uitgebreide sociale communicatie tussen de robotpartner en autistische kinderen. In de module Spraak en Gebaar worden de betekenis van basisuitdrukkingen en gebaren in sociale interpersoonlijke context geïntroduceerd. In de module Emotie worden verschillende soorten menselijke emoties in verschillende situaties geïntroduceerd. Door deze module te doorlopen, worden autistische kinderen verwacht de betekenis van verschillende soorten basisemoties te begrijpen en de manieren om hun emoties uit te drukken. De laatste module Sociale Interactie biedt een verscheidenheid aan complexe sociale situaties waarin autistische kinderen worden getraind om te reageren met passende spraakuitdrukkingen, gezichtsuitdrukkingen en gebaren.

Het project begon in februari 2019 en werd in juli 2020 voltooid in Shenzhen. Het ontwerp van de App is gebaseerd op twee onderzoeksprojecten van de ontwerpers. Het ene project is een interventiestudie die wordt ondersteund door de Humanities and Social Sciences Foundation van het Ministerie van Onderwijs in China, en het andere project is een hersenafbeeldingsstudie die wordt ondersteund door de Shenzhen Natural Science Foundation. De bovengenoemde onderzoeksprojecten en bevindingen bieden wetenschappelijk bewijs dat een trainingsprogramma op het gebied van sociale en emotionele vaardigheden met behulp van een robot van grote effectiviteit kan zijn bij het verbeteren van de prestaties van autistische kinderen.

Tijdens het ontwerpproces hebben we twee uitdagingen overwonnen. Ten eerste zijn de doelgebruikers van het product jonge kinderen met speciale behoeften. Ten tweede moeten we de effecten van het trainingsprogramma garanderen voordat het wordt toegepast in de App. We hebben deze obstakels opgelost op basis van twee onderzoeksprojecten in de afgelopen drie jaar. In ons team hebben we een expert op het gebied van onderzoek naar de neurale biologische kenmerken van autistische kinderen en de interventie. Sinds 2017 heeft de ontwerper al twee onderzoeken uitgevoerd om de neurale bewijzen te onderzoeken van de atypische interesse van autistische kinderen in robots en de interventietechnieken om hun sociale en emotionele vaardigheden te verbeteren. Door gebruik te maken van de onderzoeksresultaten zijn we ervan overtuigd dat autistische kinderen meer geïnteresseerd zijn in de door ons ontworpen robotafbeelding dan in een menselijke helper, en dat dit zal leiden tot betere trainingsresultaten.

Robot Partner is een trainingsmobiele App die tot doel heeft de sociale en emotionele vaardigheden van kinderen met Autisme Spectrum Stoornis in de leeftijd van vier tot zes jaar te verbeteren. Het ontwerp is gebaseerd op eerdere onderzoeken die hebben aangetoond dat autistische kinderen meer geïnteresseerd zijn in communicatie met robots dan met mensen. Door gebruik te maken van een virtueel robotkarakter als partner en trainer, begeleidt de App autistische kinderen bij het doorlopen van trainingsactiviteiten op het gebied van spraak en gebaar, emotie en sociale interactie.

Afbeeldingen door Shumeng Hou, Huicong Hu, 2020.

Dit ontwerp heeft de Iron A' Design Award gewonnen in de categorie Onderwijs, Lesmateriaal en Trainingsinhoud in 2021. De Iron A' Design Award wordt toegekend aan goed ontworpen, praktische en innovatieve creaties die voldoen aan professionele en industriële eisen. Ze worden gewaardeerd vanwege de integratie van beste praktijken uit de industrie en competente technische kenmerken, die voldoening en positieve gevoelens bieden en bijdragen aan een betere wereld.