Sozialwesen (SW)
Hintergrund:
Ziel des wissenschaftlichen Projekts MigrAVE (Multilinguales Online-Lernportal und transkultureller Roboter-Lernassistent für Autismus-Spektrum-Störungen) ist die Entwicklung eines Lernassistenz-Roboters, der autistische Kinder und ihre Therapeuten bei der Durchführung von Lernprogrammen im Rahmen verhaltenstherapeutischer Interventionen unterstützt. Die Ausstattung mit einem KI-basierten Zustandserkennungssystem ermöglicht es dem Roboter, Übungen zu initiieren und die Aufmerksamkeit der Kinder während der Ausführung zu überwachen. Weiterhin soll der Roboter intervenieren, wenn Verhaltensweisen erkannt werden, die den Lernprozess beeinträchtigen. Als Reaktion auf identifiziertes, abgelenktes Verhalten soll der Roboter mit kindgerechter Ansprache die Aufmerksamkeit und Motivation des Kindes wiederherstellen. Die in anderen Studien genutzte Analyse von Sprache oder Gesichtsausdruck zur Erkennung von Emotionen stellt in der Anwendung bei autistischen Kindern aufgrund häufig eingeschränkter Mimik und sprachlicher Limitierungen eine technisch schwer umzusetzende Herausforderung dar. Zur Realisierung wird im Projekt MigrAVE stattdessen ein technologischer Ansatz vorgeschlagen, der sich auf die automatische Erkennung von Engagement auf der Grundlage von Blickrichtungs- und Gesichtsmerkmalsanalysen konzentriert. Um die Erkennung von Engagement zu ermöglichen, entwickeln wir in MigrAVE einen datenbasierten Algorithmus. Hierfür sind Trainingsdaten notwendig, die die reale Interaktion zwischen Kindern und Roboter spiegeln und eine Lerndatenerhebung erforderlich machen.
Methode:
Im Rahmen der Lerndatenerhebung interagierten 30 Teilnehmer mit einer gesicherten Diagnose aus dem autistischen Spektrum im Alter zwischen fünf und 21 Jahren (M = 10.44, SD = 3.43) mit dem Roboter. Während die Probanden zwei verhaltenstherapeutische Lernprogramme in Interaktion mit dem Roboter bearbeiteten, wurden Audio- und Videodaten aufgezeichnet. Die erhobenen Daten werden im Folgenden annotiert und dienen als Basis für das Training von Engagementdetektions-Modellen und entsprechenden Coping-Reaktionen.
Ergebnisse:
Da der Prozess der Annotation noch andauert, liegen aktuell keine abschließenden Ergebnisse vor. Diese werden zum Zeitpunkt der Konferenz präsentiert.
Schlussfolgerungen:
Aufgrund der Besonderheiten des mimischen und sprachlichen Ausdrucks bei Personen im autistischen Spektrum stellt der technologische Ansatz auf Basis von Blickrichtungs- und Gesichtsmerkmalsanalysen eine vielversprechende Alternative zu bisherigen klassischen Mimik- und Sprachanalysen dar.
Assistenzrobotik für verhaltenstherapeutische Förderprogramme: Möglichkeiten und Limitierungen.
(2024)
Hintergrund:
Im BMBF-geförderten Forschungsprojekt MigrAVE (Multilinguales Online-Lernportal und transkultureller Roboter-Lernassistent für ASS) wurde neben einer Online-Informationsplattform ein Assistenzroboter zur Förderung autistischer Kinder im Rahmen verhaltenstherapeutischer Interventionsprogramme auf der Basis am Markt verfügbarer Hardware entwickelt. Der Roboter ist mit einem KI-basierten Zustandserkennungssystem ausgestattet, das das Engagement durch
Blickrichtungs- und Gesichtsmerkmalsanalysen automatisiert auswertet.
Dies ermöglicht dem Roboter, Aufgaben eigenständig zu initiieren und die Aufmerksamkeit der Kinder während der Ausführung zu überwachen. Zudem interveniert der Roboter mit einer kindgerechten Ansprache, sobald z.B. Ablenkung des Kindes festgestellt wird.
Methodik:
Zunächst wurde eine umfassende Anforderungsanalyse zu den Bedürfnissen
der möglichen Nutzer, ihrer betreuenden Therapeuten und Angehörigen
durchgeführt. Im Rahmen einer Lerndatenerhebung wurden im nächsten
Schritt Audio- und Videodaten von Kind-Roboter-Interaktionen gesammelt.
Die so erhobenen Daten wurden annotiert und bildeten die Grundlage für
das Training von Engagementdetektions-Modellen und entsprechenden
Coping-Reaktionen des Roboters. Feldversuche evaluierten die
Klassifikationsergebnisse der Detektionsalgorithmen und die Wirksamkeit
der Roboter-Coping-Reaktionen. Basierend auf den Ergebnissen erfolgten
im Anschluss Redesign- und Verfeinerungsarbeiten. Eine abschließende
Online-Studie bewertete schließlich die Akzeptanz bei den Endnutzern.
Ergebnisse:
Für den Roboter-Lernassistenten wurde ein KI-basiertes
Engagement-Erkennungs-System entwickelt, welches die Besonderheiten von
Kindern im Autismus-Spektrum berücksichtigt und die Durchführung
verhaltenstherapeutischer Lernprogramme ermöglicht. Im Rahmen der
durchgeführten Feldevaluation des Roboters wurde sein Einsatz als
hilfreich bewertet, um Lernerfolg und Motivation der Kinder zu steigern.
Weiterer technischer Entwicklungsbedarf besteht hinsichtlich der
Handlungs-, Reaktions- und Bewegungsmöglichkeiten des Roboters sowie der
Personalisierbarkeit.
Schlussfolgerungen:
Grundsätzlich ist der Einsatz von Assistenzrobotern als Unterstützung im
Rahmen verhaltenstherapeutischer Förderprogramme möglich; mittlerweile
weisen die am Markt verfügbaren Systeme in Verbindung mit der im Projekt
entwickelten Software dem Grunde nach zentrale Fähigkeiten für
Zustandserkennung und eine adressatengerechte Kommunikation auf.
Reaktionsrepertoire, -geschwindigkeit und -individualisierung müssen bis
zur Praxistauglichkeit noch erweitert werden.
Hintergrund:
Im BMBF-geförderten Forschungsprojekt MigrAVE wurde neben einem Assistenzroboter zur Unterstützung autistischer Kinder im Rahmen verhaltenstherapeutischer Interventionen eine multilinguale Online-Informationsplattform zu ASS entwickelt. Die Inhalte wurden auf Basis einer Anforderungsanalyse und einer Bestandsaufnahme verfügbarer Lernmaterialien, Texte und Informationssammlungen ausgewählt und gestaltet.
Methodik:
Die als Prototyp entwickelte MigrAVE-Plattform ist in einen offen zugänglichen und einen Log-In-Bereich unterteilt.
Der offene Bereich beinhaltet umfangreiche Informationen zur Symptomatik, Diagnostik sowie zu evidenzbasierten Interventionsmöglichkeiten bei ASS.
Dazu kommt eine umfangreiche Sammlung an Links zu Kontaktstellen, Literatur, Social-Media-Kanälen, sozialrechtlichen Informationen sowie verwandten Forschungsprojekten. Die genannten Inhalte werden in deutscher und englischer Sprache präsentiert. Zudem sind Info-Videos in derzeit acht Sprachen (Deutsch, Englisch, Spanisch, Polnisch, Türkisch, Ukrainisch, Arabisch und Russisch) verfügbar. Der Log-In-Bereich richtet sich an Therapeuten und Eltern, die an verhaltenstherapeutischen Förderprogrammen teilnehmen und die Online-Ressourcen ergänzend nutzen können. In diesem Bereich sind eine vertiefende Einführung in die Grundlagen und die Anwendung der autismusspezifischen Verhaltenstherapie und eine große Auswahl an Arbeitsmaterialien zum Download verfügbar. Die Beschränkung dient einer reflektierten und supervidierten Nutzung im Rahmen qualifizierter Förderprogramme.
Der Plattform-Prototyp wurde mit Blick auf Zugänglichkeit und Relevanz der präsentierten Inhalte zu Gebrauchstüchtigkeit (Usability Evaluation) und Benutzererfahrung (User Experience) durchgeführt, um die Gütekriterien nach der ISO (Effektivität, Effizienz und Zufriedenheit) zu erheben.
Ergebnisse:
Die Ergebnisse der Evaluation zeigen eine positive Nutzerbewertung bezüglich Umfang, Informationsgehalt, Glaubwürdigkeit und Verständlichkeit. Aus der Evaluation ergaben sich in einer ersten Iteration Redesign- und Verfeinerungsarbeiten zum User-Interface sowie
Recherche- und Servicefunktionen. Eine praktische Nutzung als therapiebegleitende Ressource ist für 2024 im Frühinterventionsprogramm „Münsteraner Intensivprogramm für Kinder mit Autismus“ und kooperierenden Programmen beabsichtigt.
Schlussfolgerungen:
Der Prototyp für ein qualitätsgesichertes und mehrsprachiges internetgestütztes Informationsangebot zu ASS konnte erfolgreich entwickelt und evaluiert werden. Die Teilung in ein allgemein zugängliches Material einer- und spezifischen Therapiesupport für Familien, die sich in professioneller Betreuung befinden, andererseits erscheint als eine sinnvolle Konzeption.