Staying engaged in child-robot interaction:A quantitative approach to studying preschoolers’ engagement with robots and tasks during second-language tutoring

Inleiding Covid-19 heeft laten zien dat onze traditionele manier van lesgeven steeds meer afhankelijk is van digitale hulpmiddelen. In de afgelopen jaren (2020-2021) hebben leerkrachten kinderen online les moeten geven en hebben ouders hun kinderen moeten begeleiden bij hun lesactiviteiten. Digitale instrumenten die het onderwijs kunnen ondersteunen zoals sociale robots, zouden uiterst nuttig zijn geweest voor leerkrachten. Robots die, in tegenstelling tot tablets, hun lichaam kunnen gebruiken om zich vergelijkbaar te gedragen als leerkrachten. Bijvoorbeeld door te gebaren tijdens het praten, waardoor kinderen zich beter kunnen concentreren wat een voordeel oplevert voor hun leerprestaties. Bovendien stellen robots, meer dan tablets, kinderen in staat tot een sociale interactie, wat vooral belangrijk is bij het leren van een tweede taal (L2). Hierover ging mijn promotietraject wat onderdeel was van het Horizon 2020 L2TOR project1, waarin zes verschillende universiteiten en twee bedrijven samenwerkten en onderzochten of een robot aan kleuters woorden uit een tweede taal kon leren. Een van de belangrijkste vragen in dit project was hoe we gedrag van de robot konden ontwikkelen dat kinderen betrokken (engaged) houdt. Betrokkenheid van kinderen is belangrijk zodat zij tijdens langere tijdsperiodes met de robot aan de slag willen. Om deze vraag te beantwoorden, heb ik meerdere studies uitgevoerd om het effect van de robot op de betrokkenheid van kinderen met de robot te onderzoeken, alsmede onderzoek te doen naar de perceptie die de kinderen van de robot hadden. 1Het L2TOR project leverde een grote bijdrage binnen het mens-robot interactie veld in de beweging richting publieke wetenschap. Alle L2TOR publicaties, de project deliverables, broncode en data zijn openbaar gemaakt via de website www.l2tor.eu en via www.github.nl/l2tor en de meeste studies werden vooraf geregistreerd

Reinforcement Learning Approaches in Social Robotics

This article surveys reinforcement learning approaches in social robotics. Reinforcement learning is a framework for decision-making problems in which an agent interacts through trial-and-error with its environment to discover an optimal behavior. Since interaction is a key component in both reinforcement learning and social robotics, it can be a well-suited approach for real-world interactions with physically embodied social robots. The scope of the paper is focused particularly on studies that include social physical robots and real-world human-robot interactions with users. We present a thorough analysis of reinforcement learning approaches in social robotics. In addition to a survey, we categorize existent reinforcement learning approaches based on the used method and the design of the reward mechanisms. Moreover, since communication capability is a prominent feature of social robots, we discuss and group the papers based on the communication medium used for reward formulation. Considering the importance of designing the reward function, we also provide a categorization of the papers based on the nature of the reward. This categorization includes three major themes: interactive reinforcement learning, intrinsically motivated methods, and task performance-driven methods. The benefits and challenges of reinforcement learning in social robotics, evaluation methods of the papers regarding whether or not they use subjective and algorithmic measures, a discussion in the view of real-world reinforcement learning challenges and proposed solutions, the points that remain to be explored, including the approaches that have thus far received less attention is also given in the paper. Thus, this paper aims to become a starting point for researchers interested in using and applying reinforcement learning methods in this particular research field

Social Robots to enhance therapy and interaction for children: From the design to the implementation "in the wild"

En les últimes dues dècades els robots socials s'han convertit en un camp emergent en el qual encara hi ha molt per fer. Aquest camp requereix coneixements en mecànica, control, intel·ligència artificial, sistemes, etc., però també en psicologia, disseny, ètica, etc. El nostre grup de recerca de perfil interdisciplinari ha estat treballant en el disseny de robots socials en diferents aplicacions per a nens amb necessitats especials. L'objectiu d'aquesta tesi és investigar diferents escenaris en teràpia o educació on els robots socials podrien ser una eina útil per als nens. Es van realitzar 4 estudis amb diferents propòsits: (1) dissenyar activitats amb robòtica de LEGO per avaluar el comportament social dels nens amb trastorn de l'espectre autista (TEA) (entre companys i amb adults) i analitzar la seva efectivitat, (2) dissenyar un robot social per recuperar les funcionalitats més afectades a causa de traumatismes cranioencefàlics (TCE) en nens i veure l'eficàcia del tractament, (3) proporcionar un robot mascota per alleujar els sentiments d'ansietat, solitud i estrès en nens hospitalitzats, i (4) comprovar com un robot amb comportament social i amb una personalització versus robots sense aquestes característiques mostra diferències en termes d'interacció amb nens i, per tant, pot ajudar en l'efectivitat de diferents tractaments com hem esmentat anteriorment. Els resultats van revelar diferents resultats depenent de l'aplicació: (1) efectivitat amb la plataforma robòtica social que vam dissenyar en el tractament neuropsicològic per a aquells nens afectats per TCE, (2) eficàcia amb les activitats de robòtica de LEGO dissenyades per un grup de terapeutes en termes de millora d'habilitats socials (3) un efecte positiu entre els mediadors i facilitadors de la interacció i les relacions entre els diferents agents involucrats en el procés de la cura: pacients hospitalitzats, familiars, voluntaris i personal clínic, i (4) una interacció diferent, en termes de temps, entre els dos grups durant període de dues setmanes.En las últimas dos décadas los robots sociales se han convertido en un campo emergente en el que todavía hay mucho por hacer. Este campo requiere conocimientos en mecánica, control, inteligencia artificial, sistemas, etc., pero también en psicología, diseño, ética, etc. Nuestro grupo de investigación de perfil interdisciplinar ha estado trabajando en el diseño de robots sociales en diferentes aplicaciones para niños con necesidades especiales. El objetivo de esta tesis es investigar diferentes escenarios en terapia o educación donde los robots sociales podrían ser una herramienta útil para los niños. Se realizaron 4 estudios con diferentes propósitos: (1) diseñar actividades con robótica de LEGO para evaluar el comportamiento social de los niños con trastorno del espectro autista (TEA) (entre compañeros y con adultos) y analizar su efectividad, (2) diseñar un robot social para recuperar las funcionalidades más afectadas a causa de traumatismos craneoencefálicos (TCE) en niños y ver la eficacia del tratamiento, (3) proporcionar un robot mascota para aliviar los sentimientos de ansiedad, soledad y estrés en niños hospitalizados, y (4) comprobar como un robot con comportamiento social y con una personalización versus robots sin esas características muestra diferencias en términos de interacción con niños y, por tanto, puede ayudar en la efectividad de diferentes tratamientos como mencionamos anteriormente. Los resultados revelaron diferentes resultados dependiendo de la aplicación: (1) efectividad con la plataforma robótica social que diseñamos en el tratamiento neuropsicológico para aquellos niños afectadas por TCE, (2) eficacia con las actividades de robótica de LEGO diseñadas por un grupo de terapeutas en términos de mejora de habilidades sociales (3) un efecto positivo entre los mediadores y facilitadores de la interacción y las relaciones entre los diferentes agentes involucrados en el proceso del cuidado: pacientes hospitalizados, familiares, voluntarios y personal clínico, y (4) una interacción diferente, en términos de tiempo, entre ambos grupos en el promedio de un período de dos semanas.Over the past two decades social robots have become an emerging field where there are many things still to work on. This field not only requires knowledge in mechanics, control, artificial intelligence, systems, etc., but also in psychology, design, ethics, etc. Our multidisciplinary research group has been working on designing social robotic platforms in different applications for children with special needs. The aim of this thesis is to investigate different scenarios in therapy or education where social robots could be a useful tool for children. We ran 4 studies with different purposes: (1) to design activities with LEGO robotics to assess children with autism spectrum disorder (ASD) social behaviour (between peers and with adults) and to analyze the effectiveness, (2) to design a social robotic platform to recover the functionalities most affected by traumatic brain injuries (TBI) in children and see the effectiveness of the treatment, (3) to provide a pet robot to alleviate feelings of anxiety, loneliness and stress of long-term children inpatient and their bystanders, and (4) to verify how a robot with social behaviour and personalization verses those robots without, shows differences in terms of interaction with children and thus, helps the effectiveness of different treatments as we mention above. The results revealed different outcomes depending on the application: (1) effectiveness with the social robotic platform that we designed in neuropsychological treatment in those areas affected by TBI, (2) effectiveness with the LEGO robotics activities designed by a group of therapists in terms of improvement of the social skills and engagement, (3) a positive effect within mediators and facilitators of interaction and relationships between the different agents involved in the caring process: in-patients, relatives, volunteers and clinical staff (4) slight evidence towards a different interaction, in terms of time, between both groups in the average of a two-week period

Wearables at work:preferences from an employee’s perspective

This exploratory study aims to obtain a first impression of the wishes and needs of employees on the use of wearables at work for health promotion. 76 employ-ees with a mean age of 40 years old (SD ±11.7) filled in a survey after trying out a wearable. Most employees see the potential of using wearable devices for workplace health promotion. However, according to employees, some negative aspects should be overcome before wearables can effectively contribute to health promotion. The most mentioned negative aspects were poor visualization and un-pleasantness of wearing. Specifically for the workplace, employees were con-cerned about the privacy of data collection

The use of Analog and Digital Games for Autism Interventions

Many interventions that target improvements in social communication and other cognitive, learning, and physical issues have been developed to help autistic people. The gamification of interventions offers an alternative approach to fostering and assessing desired behaviors and cognitions in a more naturalistic and emergent setting. In this scoping review aimed at educators, practitioners, and parents of those with autism, we detail studies that have tested game-based approaches to improving the lives of autistic children, adolescents, and adults, focusing on how research into gamification and autism can both progress and can be progressed and implemented. We offer parents, professionals and academics resources to incorporate game-based psycho-educational programs into their current practice