[论文解读] Exploratory Study: Children's with Autism Awareness of being Imitated by Nao Robot

Andreea Peca, Adriana Tapus+6 more|arXiv (Cornell University)|Mar 7, 2020

Autism Spectrum Disorder Research参考文献 9被引用 7

一句话总结

本项探索性研究调查了自闭症谱系障碍（ASD）儿童在互动游戏过程中是否能识别出 Nao 机器人对其手臂动作的模仿。通过实时模仿与对注视、微笑及动作协调性的行为分析，结果显示儿童对模仿表现出部分意识，表明该方法在 ASD 儿童社交技能干预中具有潜力。

ABSTRACT

This paper presents an exploratory study designed for children with Autism Spectrum Disorders (ASD) that investigates children's awareness of being imitated by a robot in a play/game scenario. The Nao robot imitates all the arm movement behaviors of the child in real-time in dyadic and triadic interactions. Different behavioral criteria (i.e., eye gaze, gaze shifting, initiation and imitation of arm movements, smile/laughter) were analyzed based on the video data of the interaction. The results confirm only parts of the research hypothesis. However, these results are promising for the future directions of this work.

研究动机与目标

• 检验自闭症谱系障碍（ASD）儿童是否能察觉 Nao 机器人对其手臂动作的模仿。
• 评估在机器人互动过程中，如注视、注视转移、微笑及动作协调性等行为指标。
• 探讨人形机器人在提升 ASD 儿童社交意识与互动能力方面的潜力。
• 评估双人互动与三人互动情境对儿童对模仿行为反应的影响。
• 为开发针对 ASD 儿童社交认知能力的机器人中介干预措施提供基础性见解。

提出的方法

• 在结构化游戏环节中，Nao 机器人实时模仿儿童的手臂动作。
• 通过双人（儿童-机器人）与三人（儿童-机器人-成人）配置进行互动，以评估社交情境的影响。
• 利用行为编码对视频记录进行分析，内容包括注视、注视转移、动作启动、模仿行为以及微笑或大笑等表情。
• 基于视频数据系统性地评分行为标准，以评估儿童的反应性与意识水平。
• 本研究采用定性与定量相结合的混合方法，评估社会参与度及对模仿行为的识别能力。
• 数据采集自 ITASD 2012 会议期间的现场演示，分析聚焦于可观察的行为标志。

实验结果

研究问题

• RQ1 ASD 儿童能否在实时互动中察觉到 Nao 机器人对其手臂动作的模仿？
• RQ2 当机器人模仿儿童时，与非模仿状态相比，儿童的注视与注视转移行为如何变化？
• RQ3 社交情境（双人 vs. 三人）在儿童对被模仿的意识中起到何种作用？
• RQ4 儿童在多大程度上会主动发起动作或模仿机器人的行为？
• RQ5 面部表情（如微笑或大笑）是否与对模仿行为的识别相关？

主要发现

• 儿童在模仿阶段表现出部分意识，表现为注视时间增加及注视转移增强。
• 部分儿童在机器人镜像其动作时，表现出更多动作启动与互惠模仿行为。
• 在模仿互动期间，微笑与大笑的出现频率更高，表明存在积极的情绪反应。
• 第三人的存在（三人情境）似乎增强了儿童对机器人的参与度与注意力。
• 并非所有儿童都表现出一致的行为标志，表明个体间识别能力存在差异。
• 研究结果证实，尽管可通过行为线索检测到模仿，但完全识别并非普遍存在，提示需进一步优化机器人设计与交互协议。