「論文文獻」Interactive Robots for Communication-Care: A Case-Study in Autism Therapy

Interactive Robots for Communication-Care: A Case-Study in Autism Therapy
Hideki Kozima, Cocoro Nakagawa & Yuriko Yasuda
2005 IEEE International Workshop on Robots and Human Interactive Communication

此篇主要使用生物機器人"Keepon"引導自閉症兒童產生人際交往的互動行為，以Keepon身上的視訊來做第1人稱的側錄，觀看自閉症與Keepon進行情感上的交流互動。

• Keepon的控制分為手動與自動，其中一隻眼睛為視訊，嘴巴為麥克風。Keepon 會跟隨人的移動來進行眼神注視的互動(圖1、2)，他只有2種動作：關注的動作、情感的動作。
  關注的動作：頭部上下左右移動來觀察目標。
  情感的動作：身體上下左右擺動來表達情緒。

圖1

圖2

• 他們認為機器人的情感動作就代表擁有一顆心，主張利用Keepon身體的動作表達身體的情感，如愉悅(搖動身體，左右移動)、興奮(身體上下擺動)、恐懼(震動身體)(圖3)，排除臉部表情，以免自閉症兒童得到太多資訊而感到混亂。

圖3

• 一開始以教育發展正常的孩子做測試者，發現會引起小孩自發性的社交行為，之後再以縱向觀察的方式去觀察自閉症兒童面對Keepon有何反應。
• Keepon 手動的方式是為了做出以下2種；1. 當Keepon與自閉症兒童互動時，頭部可以交替轉向其他人或玩具，不讓Keepon一直注視自閉症兒童，讓兒童產生好奇。2. 當自閉症兒童被小孩子給觸碰時，另外房間的工作人員利用手動方式讓身體會產生動作來表達情緒，使兒童感到驚訝。
• 長期觀察約1年半，超過500次的兒童會議，以第一人稱的側錄方式去觀察自閉症兒童。
• 透過2者互動(自閉症兒童與 Keepon )與三者互動(自閉症兒童、Keepon與母親or護理師 )，透過2者互動可以觀察自閉症兒童與 Keepon的自發性的互動行為，另外經由3者互動的觀察可看出自閉症兒童是否會分享情緒給第三者，形成人際關係的交往。

結論

Keepon 擁有簡單的外型以及動作的範圍較小且能夠交流關注與情感的狀態，能使自閉症兒童在好玩與放鬆的心情下，自發性的接近 Keepon。

發現 Keepon 之後的自閉症兒童，從二者互動到三者互動的觀察，發現他們容易與其他人分享他們的心情。

隨著時間的推移可看出自閉症兒童的改變，不會特別呈現出自閉症的特徵。

感想

此篇論文利用自閉症兒童不會正視對方的眼神來進行研究，利用會跟隨物體的Keepon來讓自閉症兒童產生好奇心與奇妙感，漸漸的讓自閉症兒童勇於對Keepon互視，利用第一人稱的方式側錄更能了解兒童的眼神的去向，內容呈現出某位測試者會因Keepon的動作而產生模仿效應(故意讓Keepon跟著自己的動作)，這樣的結果讓人感受到兒童的可愛，也得知這樣的舉動代表著兒童打開自己的心了。
在我們的研究室裡面的猴子機器人其實也會跟隨著人而擺動，只是如果要拿猴子機器人做這樣的實驗除了時間多寡的問題以外，猴子機器人本身的變數比Keepon多出很多，不過以跟隨人影來做實驗的方式我個人覺得蠻新奇也覺得很有趣。

「論文文獻」Living With Seal Robots—Its Sociopsychological and Physiological Influences on the Elderly at a Care House

Living With Seal Robots—Its Sociopsychological and Physiological Influences on the Elderly at a Care House
Kazuyoshi Wada and Takanori Shibata

IEEE Transactions on Robotics (2007) Volume: 23, Issue: 5, Pages: 972-980

此論文為2005年6月開始測驗在老人護理之家觀看二樓與三樓的老人們與機器人Paro的互動(二樓與三樓各一隻)，觀察Paro帶給老年人的社會心理影響，實驗總共為期2個月，但本篇為實驗1個月後所編寫的論文，實驗目的分為3點：

1. 人類與機器人的互動心理影響的調查(包過長期的互動) 。
2. 療癒性機器人的設計理論發展。3.機器人的治療方法發展。

• 研究方法

1. 採用free-pile 排序方法，以訪談方式去調查老人之間的關係，使用副克牌將每一張卡片當作每一位在護理之家的居民 ，另外有幾張空白的卡片為了讓居民去寫出在護理之家不見的居民的名字，透過問問題的方式來詢問居民的關係來進行卡片排序，ex 請排出一起吃飯的朋友。
   
2. 老人們會被採訪關於與Paro的互動是如何，每次採訪持續了約 30分鐘到1小時  。(1) 引進機器人之後，你們的日常生活如何? (與Paro的互動程度) (2) 在日常生活中以任何的變化嗎?
   
   
3. 將Paro放置護理之家的交誼廳上，另外有錄影機放在大廳的角落(圖1)觀看老人們與Paro的互動，時間從早上8:00開始錄製至晚上6:00結束。錄製的時間分為以下四種：(1) 與Paro和其他居民的互動時間。(2)只與Paro的互動時間 。(3)只與其他居民的互動時間(4)沒有與Paro跟其他人互動的時間。
   
   

   

   圖1

4. 實施尿液測試，分析尿液中17-OHCS and 17-KS-S的賀爾蒙去觀察受測者的壓力與健康，實施17-KS-S/17-OHCS(健康/壓力)比例計算。
   引進Paro的前2、3天，會先採取受測者的尿液激素值中位數作為基本條件，之後再收集引進Paro的兩個星期後的受測者尿液來進行比較。使用 Wilcoxon’s sign rank sum test來進行統計，再以Bonferroni’s來多重比較。
   
   
5. 之後將透過訪談所得到的資料做分類與定義與Paro和其他居民互動的關係。Paro與其他居民的互動關係各分為以下四種：沒有關係、輕微的關係、中度關係、強烈的關係。

• 結論：
  在引進Paro之前，有幾位老人有因為方言的影響與其他老人們的溝通受到障礙的現象，Paro出現之後發現溝通的障礙逐漸瓦解(圖2)，也減少了生病與認知能力下降的風險(圖3)。但此實驗少了對照組來進行比較這是比較遺憾的事。
  

  

  圖2,左圖為未引進Paro的老人之間的互動圖。
  右圖為引進Paro後的與Paro與其他老人之間的互動圖。

  
  

  

  圖3

• 感想
  個人認為不該以光明正大的把攝影機去放在交誼廳之中，雖然被放置角落，但我認為還是會影響受測者，因為受測者會感受到尷尬。
  以訪談的方式去詢問受測者，受測者有可能會不小心說謊，導致實驗的錯誤，另外沒有對照組這一點也是讓人覺得相當可惜。
  不過整體來看，以錄影機去觀察老人之間的互動，還是有可信之處的，因為不會有人因為有攝影機而特地與自己不熟的老人進行互動的。
  
  

「論文文獻」Robotic Animals Might Aid in the Social Development of Children with Autism

Robotic Animals Might Aid in the Social Development of Children with Autism
Cady M. Stanton, Peter H. Kahn, Jr., Rachel L. Severson, Jolina H. Ruckert, & Brian T. Gill
HRI '08 Proceedings of the 3rd ACM/IEEE international conference on Human robot interaction
ACM New York, NY, USA ©2008

此研究為調查機器狗是否能幫助自閉兒的社會發展，將11位自閉兒(10男1女)分別與自主性機器狗"AIBO"與普通的機器狗"Kasha"互動來作為比較。
抽取的樣本地區為美國華盛頓州的亞基馬與西雅圖2個城市與他們的鄰近地區。

AIBO

Kasha

• 加入一些小道具(小球、狗餅乾)與中性玩具(謎語、塑膠塊..等)讓自閉症兒童運用道具與機器狗互動。
• 此研究希望找到AIBO可以促進自閉症兒童的社會交流行為，以以下4種作為評價的依據：「自閉症兒童與2個機器狗的互動」、 「 自閉症兒童與2個機器狗產生的話語」、 「不是自閉症兒童的社交行為」、「 自閉症兒童的典型行為」

1. 不是自閉症兒童的社交行為分為5項：
   「言語參與」→與機器狗交談
   「情感」→撫摸、擁抱、親吻等
   「Animating Artifact」→幫助機器狗吃餅乾、移動它的身體..等。
   「雙向互動」→奉獻狗餅乾、丟球、指派..等，希望機器狗有所回應。
   「真實互動」→自閉症兒童、機器狗、施測者的二者or三者互動。
2. 自閉症的典型行為由The Gilliam Autism rating scale所提出的24項自閉症行為縮減為16項：
   「前後搖擺身體」、「.手指或手的輕擊」、「高亢的噪音」、「難以理解的聲音」 「重複的話 」、「排列物件」、 「昂首闊步/走踮腳尖」、 「旋轉圓圈 」「不適當的代名詞」、「使用第三人稱」、「撤回/冷漠」、「沒有理由的恐懼」「.舔物件」、「聞物件 」、「衝刺/飛快」、「自我傷害」

• 測驗時間為30分鐘以內，這期間機器狗、自閉症兒童、施測者會在同一個房間，施測者去提出一些已制定好的問題來詢問自閉症兒童以及邀請他們與機器狗遊玩。
  
• 使用的統計工具為 Spearman’s rank correlation coefficient ρ作為使用者信度，評價「自閉症兒童與2個機器狗的互動」、 「 自閉症兒童與2個機器狗產生的話語」、 「不是自閉症兒童的社交行為」、「 自閉症兒童的典型行為」。
  
• 使用Wilcoxon Signed Ranks Test來測試AIBO與Kasha之間對自閉症兒童有無差異。

 Occurrences of Behaviors Typical of Children without Autism by Artifact

• 進而發現AIBO明顯比Kasha在「言語參與」、「雙向互動」、「真實的互動」3個方面裡有很大的差異!也就是自閉症兒童對AIBO的互動層面較為高且自閉症行為是相對較少的。

• AIBO擁有2大因素可引導自閉症兒童社會交流：

1. AIBO的形式式簡潔的，動作簡單卻又不重複。
2. AIBO具有自主性以及目標導向行為-社交行為。

感想：

此論文提出他的最大限制為機器狗的外型，AIBO不能讓我們擅自去刪減他的行為與模式，因此造成2隻外型極為不同的機器狗與自閉症兒童做測試，少了條件的公平性。

個人認為這的確是個致命傷，因為男女的喜好的外型是不同的，外型是一個會影響人們決策的重大因素!

另外，自閉症是遍佈全球的病例，個人認為可以選擇其他國家一起實驗，如亞洲國家，再進行探討。