Safe and Adaptive Social Robots for Children with Autism

I robot sociali sono considerati parte della terapia per i bambini con autismo a causa dell'efficacia riportata da tale tecnologia nel migliorarene le condizioni cliniche. Tuttavia, i bambini con diagnosi di autismo mostrano comportamenti problematici che potrebbero causare danni a se stessi e agli altri. Lanciare oggetti, colpire, scalciare e autolesionismo sono alcuni esempi dei comportamenti problematici che si sono verificati tra questi pazienti. Il verificarsi di tali comportamenti durante la presenza di un robot sociale potrebbe sollevare alcune questioni di sicurezza. Per questo motivo, la ricerca presentata in questa tesi tenta di identificare il potenziale danno causato dalla diffusione dei robot sociali e di indagare sui mezzi hardware e software per mitigarli. Considerando che il progresso tecnologico e i progressi compiuti in molte discipline informatiche stanno rendendo possibile lo sviluppo di robot sociali piccoli e adattabili, gli studi presentati in questa tesi si concentrano su robot dalle dimensioni ridotte. Il primo studio quantifica il potenziale danno alla testa dovuto a uno degli scenari rischiosi identificati che potrebbero verificarsi tra un bambino e un robot sociale. I risultati hanno rivelato che i livelli complessivi di danno in base agli indici di gravita selezionati sono relativamente bassi rispetto alle rispettive soglie. Tuttavia, l'indagine sui danni causati dal lancio di un piccolo robot sociale alla testa ha rivelato che potrebbe potenzialmente causare lesioni ai tessuti, eventi subconcussivi o, in casi estremi, persino concussivi. I due successivi studi hanno lo scopo di rendere piu sicuri i piccoli robot ottimizzando il loro design. Quindi, sono stati condotti studi per capire come rendere piu sicura la progettazione di robot studiando diversi fattori di progettazione. Il primo studio ha studiato l'influenza della massa e della forma sull'accelerazione lineare di una testa fittizia sviluppata. I risultati hanno rivelato che i due fattori di progettazione considerati (cioe massa e forma) ne hanno influenzato significativamente la risposta. Il secondo studio ha studiato l'influenza del modulo di stoccaggio e dello spessore di tre diversi materiali morbidi sulla stessa risposta. I risultati hanno mostrato che i fattori di controllo considerati non sono statisticamente significativi nell'attenuare la risposta. Infine, gli ultimi due studi tentano di rendere i piccoli robot piu adattabili per promuovere interazioni piu sicure. Questo viene realizzato incorporando il riconoscimento di interazioni fisiche indesiderate nel robot associato con un appropriato tempismo delle risposte. I risultati del primo studio evidenziano la possibilita di caratterizzare le interazioni negative dei bambini con i giocattoli robotici facendo affidamento su di un accelerometro. Il secondo studio ha mostrato che la produzione di una risposta tardiva a un'azione (vale a dire maggiore di 1,0 s) potrebbe influire negativamente sulla comprensione del messaggio previsto da parte dei bambini. Il lavoro presentato in questa tesi e multidisciplinare che coinvolge il campo dell'ingegneria meccanica e dell’ingegneria dell'informazione.