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ROBIN - ROBotic INteraction system for visuo-spatial data presentation for effective learning

 
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Descrizione progetto

Sarà realizzata, insieme all’associazione psicopedagogica  PERCORSI, una piattaforma di learning management system, interfacciata con Tablet, PC, Smartphone e sistemi robotici multimediali per l’apprendimento personalizzato e la produzione di contenuti formativi ad hoc, dedicati a studenti che presentano disturbi specifici Si pensa in particolare ai soggetti con sindrome da dislessia, un problema che interessa circa 350 mila studenti fra i 6 e i 19 anni, pari al 4-5% della popolazione scolastica, mediamente uno studente ogni classe di 20 alunni. 

Obiettivi
Obiettivo principale del progetto è la realizzazione di una piattaforma LMS (Learning management system) di supporto all’apprendimento in grado di fornire una rappresentazione multisensoriale e multimodale del dato che possa essere un valido strumento da utilizzare nella attività educativa, soprattutto in presenza di difficoltà riconducibili a DSA (Disturbi evolutivi Specifici di Apprendimento).
 
Tale piattaforma consentirà a docenti ed educatori l’inserimento di unità didattiche personalizzate, conformi ai programmi ministeriali, e la loro condivisione fra scuole, università, ma anche ASL e aziende. Questo favorirà, tramite la creazione di percorsi formativi ad hoc, il raggiungimento di nuove competenze, la creazione di ambienti favorevoli all’apprendimento, la creazione di reti di comunicazione fra i diversi attori del processo formativo.
 
Tale obiettivo sarà perseguito tramite la produzione di un kit di strumentazione composto da un robot antropomorfo che si interfaccia con diversi sistemi hardware quali tablet PC e Notebook e da una piattaforma LMS ospitata su di un server remoto raggiungibile tramite internet. I sistemi Hardware avranno un dialogo costante con il server che conterrà i contenuti didattici e registrerà i progressi fatti dagli studenti durante l’esecuzione. Il server inoltre consentirà la comunicazione e la condivisione delle informazioni fra i diversi soggetti convolti: gli insegnanti e pedagogisti potranno avere dati sull’efficacia e sull’impiego dei diversi moduli, i genitori sul livello di competenze e sui progressi fatti dai figli, le pubbliche amministrazioni sulle attività svolte dalle scuole e sui risultati ottenuti.
Soluzioni identificate
Risultati
Demo Lab

La realizzazione del prototipo inizierà a partire da un sistema esistente, chiamato NAO, realizzato da Aldebaran Robotics, che consentirà di avviare i processi di programmazione sin dall’inizio del progetto. NAO è un robot umanoide di taglia media, autonomo e programmabile sviluppato per essere impiegato per una gamma molto vasta di utilizzazioni, in virtù della sua programmabilità. La realizzazione del prototipo inizierà a partire da un sistema esistente, chiamato NAO, realizzato da Aldebaran Robotics, che consentirà di avviare i processi di programmazione sin dall’inizio del progetto. NAO è un robot umanoide di taglia media, autonomo e programmabile sviluppato per essere impiegato per una gamma molto vasta di utilizzazioni, in virtù della sua programmabilità. Utilizzando il prototipo verrà realizzata una demo che risiederà all’interno del living lab che riprodurrà gli scenari descritti nel paragrafo precedente.

Il sistema verrà configurato per consentire al robot di muoversi in modo omnidirezionale in ambienti strutturati e non strutturati. Verrà implementato un sistema di protezione contro le cadute che in caso di perdita dell’equilibrio possa fare assumere al robot una posizione protettiva e l’abbassamento del centro di massa. Verrà inoltre definita una sequenza di movimenti che consenta al robot di rialzarsi autonomamente dopo la caduta. Per individuare gli ostacoli dell’ambiente verranno sviluppati algoritmi che fanno uso del sonar integrato nel torso.

Per localizzare persone ed oggetti verranno implementati algoritmi che fanno un uso combinato delle due videocamere montate sul robot.

Per migliorare il livello di interazione verranno inoltre sviluppati algoritmi in grado di localizzare la direzione del suono, sfruttando i 4 microfoni presenti. Verranno poi utilizzate le caratteristiche di speech recognition per recepire comandi vocali e riconoscere parole o frasi.

Per comunicare le emozioni si farà uso di posture del corpo combinate a suoni e colori. Verranno definite le posture che in psicologia indicano Rabbia, Tristezza, Paura e Gioia, a ciascuna di esse verrà associato un suono ed una diversa colorazione dei led presenti negli occhi. L’emozione verrà rappresentata tramite l’impiego coordinato di questi tre elementi.

Le attività di programmazione verranno effettuate tramite gli strumenti forniti dalla Aldebaran Robotics, principalmente verrà sfruttando l’ambiente visuale “Coreographe” ma si potrà anche far uso delle librerie software di sviluppo (SDK) e di Microsoft Robotics Studio.


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