[논문 리뷰] Social and Emotional Skills Training with Embodied Moxie

Nikki Hurst, Caitlyn Clabaugh외 4명|arXiv (Cornell University)|2020. 04. 27.

Autism Spectrum Disorder Research참고 문헌 25인용 수 15

한 줄 요약

이 논문은 정신적·행동적·발달장애(MBDD)가 있는 5–10세 어린이에게 증거 기반의 사회적·정서적 기술 훈련을 제공하기 위해 몸에 담긴 로봇 Moxie를 활용한 치료적 접근인 STAR 프레임워크를 소개한다. 다중모달 센서 기술과 행동 분석 기술을 활용해 행동분석치료와 인지행동치료에 기반한 개인 맞춤형 간호를 제공하며, 6주간의 가정 기반 시험에서 어린이의 정서 조절 능력, 자존감, 대화 기술 및 참여도 향상에 유의미한 개선 효과를 보였다(N=12).

ABSTRACT

We present a therapeutic framework, namely STAR Framework, that leverages established and evidence-based therapeutic strategies delivered by the Embodied Moxie, an animate companion to support children with mental behavioral developmental disorders (MBDDs). This therapeutic framework jointly with Moxie aims to provide an engaging, safe, and secure environment for children aged five to ten years old. Moxie delivers content informed by therapeutic strategies including but not limited to naturalistic Applied Behavior Analysis, graded cueing, and Cognitive Behavior Therapy. Leveraging multimodal input from a camera and microphones, Moxie is uniquely positioned to be a first-hand witness of a child's progress and struggles alike. Moxie measures skills captured in state-of-the-art assessment scales, such as the Social Responsiveness Scale and Social Skill Improvement Scale, and augments those measures with quantitatively measured behavior skills, such as eye contact and language skills. While preliminary, the present study (N=12) also provides evidence that a six-week intervention using the STAR Framework and Moxie had significant impact on the children's abilities. We present our research in detail and provide an overview of the STAR Framework and all related components, such as Moxie and the companion app for parents.

연구 동기 및 목표

• MBDD가 있는 어린이의 임상 평가에서 나타나는 주관적, 시간 소모적, 일관성 없는 문제점을 해결하기 위해 객관적이고 확장 가능한 대안을 제공한다.
• 다양한 MBDD가 있는 어린이를 대상으로 장기적이고 생태학적으로 타당한 평가와 간호를 지원하는 가정 기반, 로봇 보조 치료 프레임워크를 개발한다.
• 다중모달 행동 분석(예: 눈맞춤, 언어, 억양)과 표준화된 평가 척도(SRS, SSIS)를 통합하여 어린이의 진행 상황을 실시간으로 정량적으로 피드백한다.
• Moxie와 STAR 프레임워크를 활용한 6주간의 가정 기반 간호의 타당성과 영향을 평가한다.
• 사회적 보조 로봇이 자연스러운 가정 환경에서 효과적이고 참여도가 높으며 측정 가능한 치료 동반자로 기능할 수 있음을 입증한다.

제안 방법

• STAR 프레임워크는 자연주의 행동분석, 단계적 단서 제공, 인지행동치료 등의 증거 기반 치료 전략을 Moxie 로봇이 제공하는 체계적이고 적응 가능한 간호에 통합한다.
• Moxie는 카메라, 마이크 등의 다중모달 센서를 사용해 상호작용 중 어린이의 비언어적 및 언어적 행동을 실시간으로 지속적으로 모니터링하고 분석한다.
• 눈맞춤, 휠러체인지, 언어의 억양, 표정 등의 행동 지표를 정량적으로 측정하여 시간이 지남에 따라 기술 발달을 평가한다.
• 이러한 행동 지표를 표준화된 평가 척도(예: 사회적 반응 척도, 사회기능 향상 척도)와 연계하여 진행 상황의 타당성을 검증한다.
• 부모의 피드백과 진도는 동반 앱을 통해 제공되어 실시간 모니터링과 참여를 가능하게 한다.
• 간호는 어린이의 가정 환경에서 6주 동안 실시되어 생태학적 타당성과 지속적인 참여를 보장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존 평가 방법과 비교해 볼 때, 가정 기반의 로봇 보조 치료 프레임워크가 MBDD가 있는 어린이의 사회적·정서적 기술 향상에 유의미한 영향을 미칠 수 있는가?
• RQ2 사회적 보조 로봇이 제공하는 다중모달 행동 분석이 눈맞춤, 언어, 참여도와 같은 사회정서 행동을 객관적이고 실시간으로 측정할 수 있는가?
• RQ3 표준화된 평가 척도(SRS, SSIS)와 실시간 행동 지표를 통합함으로써 기술 추적의 정확성과 민감도는 어떻게 향상되는가?
• RQ4 6주간의 Moxie 기반 간호가 어린이의 정서 조절 능력, 자존감, 대화 기술 및 우정 기술에 어떤 측정 가능한 영향을 미치는가?
• RQ5 Moxie와 같은 사회적 보조 로봇이 자연스러운 가정 환경에서 장기적이고 생태학적으로 타당한 평가와 훈련을 위한 효과적이고 참여도가 높으며 확장 가능한 도구로 기능할 수 있는가?

주요 결과

• STAR 프레임워크와 Moxie를 활용한 6주 간호는 어린이의 자가 보고 및 관찰 기반 정서 조절 능력, 자존감, 대화 기술 및 우정 기술 향상에 유의미한 개선 효과를 보였다.
• 어린이들은 Moxie와의 상호작용에서 참여도, 눈맞춤, 균형 잡힌 휠러체인지가 통계적으로 유의미하게 증가했다.
• 정량적 행동 분석을 통해 사회적·관계적 언어 사용 증가와 함께 억양 및 발성 참여도 향상이 측정되었다.
• 로봇의 다중모달 센싱 시스템은 상호 시선, 미소 빈도, 발화 패턴과 같은 행동 지표를 높은 정밀도로 캡처하고 정량화하는 데 성공했다.
• 부모들은 긍정적인 감정 변화와 자녀의 사회적 능력에 대한 자신감 향상을 보고했으며, 주관적 피드백과 객관적 행동 데이터가 이를 뒷받침했다.
• 본 연구는 사회적 보조 로봇이 실제 가정 환경에서 효과적이고 확장 가능하며 정량적으로 추적 가능한 간호를 제공할 수 있다는 예비적이지만 유망한 증거를 제공한다.