Feasibility of using a humanoid robot for enhancing attention and social skills in adolescents with autism spectrum disorder

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Abstract

This study investigated the use of robotic technology for promoting attention, communication and social skills in adolescents with autism spectrum disorder (ASD). Attention, communication and social skills were measured while participants played a memory card matching game (Face Match) using (a) a humanoid robot, (b) a Smart Board and (c) playing cards. Three participants with ASD and three with other cognitive impairments were recruited from a secondary school with a special needs unit. Participants were paired such that one of each pair had a diagnosis of ASD and Face Match was played in these pairs for ∼15 min, with a game organizer present. On 3 separate days, video recordings were made as the participants played Face Match; a different game mode (robot, Smart Board, playing cards) was used each day. A system for categorizing attention, communication and social skills was developed that described 16 subcategories of interactions and intra-actions. In general, participants with ASD showed highly individualized patterns of behaviour in the three different modes. However, repetitive behaviour was reduced in participants with ASD when using both the robot and the Smart Board compared with playing cards. We show that it is feasible to use a robot to assist teaching of social skills to adolescents with ASD, but suggest that the robot features could be further explored and utilized.

Die vorliegende Studie untersuchte die Anwendung von Robotertechnik als Hilfe für Jugendliche mit ASD (Autismusspektrum-Störung) bei der Förderung von Aufmerksamkeit, Kommunikation und sozialer Kompetenz. Die Messung von Aufmerksamkeit, Kommunikation und sozialer Kompetenz erfolgte, während die Teilnehmer (a) mit einem menschenähnlichen Roboter, (b) mit einem Smart Board und (c) Spielkarten Memory (Face Match) spielten. Drei Teilnehmer mit ASD und drei mit anderen Einschränkungen der kognitiven Fähigkeiten wurden aus einer weiterführenden Schule mit angegliedertem Schulzweig für Schüler mit sonderpädagogischem Förderbedarf rekrutiert. Die Teilnehmer wurden paarweise so eingeteilt, dass jeweils ein Jugendlicher pro Paar ASD hatte. Jedes Paar spielte unter Anwesenheit eines Moderators ∼15 Minuten lang Face Match. Die Teilnehmer wurden an drei verschiedenen Tagen beim Spielen von Face Match per Video aufgezeichnet; dabei änderte sich der Spielemodus (Roboter, Smart Board, Spielekarten) von Tag zu Tag. Dazu wurde ein System für die Kategorisierung von Aufmerksamkeit, Kommunikation und sozialer Kompetenz mit 16 Unterkategorien mit Interaktionen und Intraaktionen entwickelt. Die Teilnehmer mit ASD wiesen bei den drei Modi generell stärker individuell ausgeprägte Verhaltensmuster auf. Bei den Teilnehmern mit ASD waren repetitive Verhaltensmuster bei der Verwendung von Roboter und Smart Board im Vergleich zu den Spielekarten reduziert. Mit dieser Studie zeigen wir auf, dass der Einsatz von Robotern bei der Vermittlung von sozialer Kompetenz bei Jugendlichen mit ASD durchaus möglich ist, schlagen gleichzeitig aber eine weitere Analyse und verstärkte Verwendung der Robotermerkmale vor.

El objetivo de este estudio fue investigar el uso de la tecnología robótica con el fin de promover la atención, la comunicación y las habilidades sociales en adolescentes con trastorno del espectro autista (TEA). La atención, la comunicación y las habilidades sociales fueron evaluadas mientras los sujetos participaban en un juego de cartas (Face Match) utilizando (a) un robot humanoide; (b) una pizarra interactiva; y (c) un set de cartas. Los participantes fueron tres individuos con TEA y tres con otras discapacidades cognitivas procedentes de una escuela de estudios secundarios que posee una unidad de educación especial. Los participantes fueron divididos en parejas de modo que uno de los miembros de cada pareja padecía TEA, y las parejas jugaron a Face Match durante ∼15 min, ante la presencia de un moderador. Se realizaron grabaciones mientras los participantes jugaban a Face Match durante 3 días no consecutivos, en cada uno de los cuales se utilizó un modo distinto de juego (robot, pizarra interactiva, set de cartas). Se desarrolló un sistema de clasificación de la atención, la comunicación y las habilidades sociales que describía 16 subcategorías de interacción e intraacción. En general, los participantes con TEA mostraron conductas de comportamiento altamente individualizadas en los tres modos de juego. Sin embargo, el comportamiento repetitivo se vio disminuido en los participantes con TEA al utilizar tanto el robot como la pizarra interactiva, en comparación con el set de cartas. Se demostró, por lo tanto, que es posible utilizar un robot en la enseñanza de habilidades sociales a adolescentes con TEA, pero se recalca la necesidad de futuras investigaciones que exploren las funciones del robot para dicha finalidad.

Cette étude examinait l'utilisation de la technologie robotique pour promouvoir l'attention, la communication et la sociabilité chez les adolescents atteints de troubles du spectre de l'autisme (TSA). L’attention, la communication et les compétences sociales ont été mesurées pendant que les participants effectuaient un jeu de mémoire à base de correspondance de cartes (correspondance de visages) avec (a) un robot humanoïde, (b) un circuit électronique Smart Board, et (c) des cartes à jouer. Trois participants atteints de TSA et trois autres souffrant de troubles cognitifs ont été recrutés dans une école secondaire auprès d’une unité spécialisée. Les participants ont été appariés de sorte que chaque paire a reçu un diagnostic de TSA, et une partie de carte de correspondance des visages de ∼15 min a été jouée dans ces paires, en présence d’un animateur. Des enregistrements vidéo ont été effectués pendant 3 jours différents, pendant que les participants faisaient des parties de correspondance des visages ; un mode de jeu différent (robot, Smart Board, cartes à jouer) a été utilisé chaque jour. Un système de catégorisation des compétences sociales, d'attention et de communication a été développé, qui décrit 16 sous-catégories d'interactions et d’intra-actions. En général, les participants atteints de TSA ont présenté des modèles de comportement hautement individualisés dans les trois modes différents. Cependant, le comportement répétitif était réduit chez les participants atteints de TSA lorsqu’ils utilisaient le robot ou le circuit Smart Board plutôt que les cartes à jouer. Nous montrons qu'il est possible d'utiliser un robot pour aider l'enseignement des compétences sociales aux adolescents atteints de TSA, mais suggérons que les caractéristiques du robot pourraient être davantage explorées et utilisées.

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