Desenvolvimento de um sistema de ensino para crianças com Perturbação do Espectro do Autismo com recurso a um robô humanoide

Abstract

Progressivamente, os robôs tendem a ser mais cooperativos e inteligentes, para que possam interagir de forma natural com os seres humanos. Uma tipologia de robôs frequentemente utilizada na interação com os seres humanos são os robôs humanoides, uma vez que se assemelham fisicamente à aparência do corpo humano e são capazes de prestar auxílio na realização de diversas tarefas do quotidiano. Ao longo da última década, investigadores têm estudado a viabilidade do uso de robôs humanoides no estímulo da interação social em crianças com Perturbação do Espectro do Autismo (PEA). O autismo é um transtorno do neurodesenvolvimento que se manifesta precocemente, onde o comportamento dos indivíduos é caracterizado por padrões repetitivos, atividades ou interesses restritos e pela dificuldade na comunicação/ interação social. Neste contexto, a presente dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de ensino interativo, capaz de promover o desenvolvimento sócio emocional em crianças com PEA utilizando, como mediador, um robô humanoide. O sistema desenvolvido possui uma arquitetura capaz de incorporar diferentes atividades de ensino e utiliza o algoritmo You Only Look Once (YOLO) para deteção de objetos em imagens. Com a finalidade de testar o sistema desenvolvido, foram desenvolvidas duas atividades de ensino, nomeadamente, o ensino de figuras geométricas e cores. Finalmente, o sistema desenvolvido foi testado de duas formas distintas: a) sem o robô humanoide, sendo este substituído pela voz do computador; b) com robô humanoide, sendo este responsável pela interação robô-humano. Os resultados revelam que o sistema de ensino desenvolvido é capaz de detetar, com elevada percentagem de precisão, as figuras geométricas e as cores pré-definidas na lista de atividades, podendo assim ser uma ferramenta promissora no ensino de crianças com dificuldades de aprendizagem.

Progressively, robots tend to be more cooperative and intelligent, so they can interact naturally with humans. A typology of robots frequently used in the interaction with humans are humanoid robots, once they physically resemble of the human body and they are able to help in various daily tasks. Over the past decade, researchers have studied the feasibility of using humanoid robots to stimulate social interaction in children with Autism Spectrum Disorder (ASD). Autism is a neurodevelopmental disorder that manifests itself early, where the behavior of individuals is characterized by repetitive patterns, restricted activities or interests, and difficulty in communication/social interaction. In this context, the present dissertation aims to develop an interactive teaching system, capable of promoting socio-emotional development in children with ASD using, as a mediator, a humanoid robot. The developed system has an architecture capable of incorporating different teaching activities and uses the You Only Look Once (YOLO) algorithm to detect objects in images. In order to test the developed system, two teaching activities were developed, namely, the teaching of geometric figures and colors. Finally, the developed system was tested in two different ways: a) without the humanoid robot, which was replaced by the computer voice; b) with humanoid robot, which is responsible for robot-human interaction. The results show that the developed education system is able to detect, with a high percentage of accuracy, the pre-defined geometric figures and colors in the list of activities, showing that the developed system is a promising tool able to teach children with learning difficulties.