Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-05-18T16:03:18Z No. of bitstreams: 1 Edward Simon John_.pdf: 2766704 bytes, checksum: 51ba143145d5779779cf7302cfbcf429 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-18T16:03:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edward Simon John_.pdf: 2766704 bytes, checksum: 51ba143145d5779779cf7302cfbcf429 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Nenhuma / Pessoas que enfrentam dificuldades de comunicação em suas atividades diárias, por apresentarem necessidades especiais para ver ou ouvir, são uma significativa parcela da população brasileira. Técnicas de robótica assistiva vêm sendo desenvolvidas para apoiar este público em determinadas atividades, com bons resultados sendo observados. Entretanto os dispositivos de robótica assistiva disponíveis para comunicação são, em geral, direcionados ao atendimento de um público específico e não consideram o atendimento das necessidades de um público misto, composto por pessoas com diferentes necessidades. Embora existam modelos versáteis quanto a canais de entrada e saída, não se observa a implementação dos recursos para atendimento de um amplo conjunto de necessidades. Dado esse contexto, este trabalho propõe um modelo de sistema de Interação Multimodal Humano Computador, embarcado em um robô assistivo, capaz de adaptar o conjunto de meios de interação necessários para a comunicação de acordo com o tipo e o grau de necessidades do usuário, fornecendo informações relevantes por meio dos canais adequados de acordo com cada deficiência. O modelo também inclui um conjunto de recursos destinados a obter informações em fontes diversas e disponibilizar estes resultados aos usuários. A abordagem proposta enfatiza o gerenciamento de usuários e a adaptação do uso dos canais de interação às suas características. Foi desenvolvido um protótipo com um conjunto de serviços ambientados no contexto de um campus universitário, com capacidade de atender à dúvidas e necessidades sobre este ambiente. Os testes realizados com este protótipo envolveram um grupo de 14 (quatorze) usuários com deficiência e suscitaram atitudes positivas quanto a aspectos de usabilidade como facilidade de uso, utilidade, conforto e eficácia. / People facing communication difficulties in their daily activities, because they have special needs to see or hear, are a significant portion of the Brazilian population. Robotic assistive techniques have been developed to support this public in certain activities, with good results being observed. However, assistive robotic devices available for communication are generally oriented to give heed to a specific audience and do not meet the needs of a mixed audience, composed of people with different needs. While there are versatile models in terms of input and output channels, the implementation of the resources in order to attend a wide range of needs is not seen. Given this context, this work proposes a model of Multimodal Human-Computer Interaction System, embedded in an assistive robot, able to adapt the set of interaction means for communication according to the type and degree of user needs, providing relevant information through appropriate channels according to each disability. The model also includes a set of features to obtain information from various sources and provide these results to users. The proposed approach emphasizes user management and adaptation of the use of interaction channels to their characteristics. A prototype with a set of services in the context of a university campus and capable of meeting the questions and needs of this environment was developed. The experiments with this prototype involved a group of 14 (fourteen) handicapped users and elicited positive attitudes towards usability aspects as ease of use, utility, comfort and efficiency.

Supondo-se que os robôs coexistirão conosco num futuro próximo, é então evidente a necessidade de Arquiteturas de Controle Inteligentes voltadas para a Interação Humano-Robô. Portanto, este trabalho desenvolveu uma Organização de Arquitetura de Controle Inteligente comportamental, cujo objetivo principal é permitir que o robô interaja com as pessoas de maneira intuitiva e que motive a colaboração entre pessoas e robôs. Para isso, um módulo emocional sintético, embasado na teoria bidimensional de emoções, foi integrado para promover a adaptação dos comportamentos do robô, implementados por Esquemas Motores, e a comunicação de seu estado interno de modo inteligível. Esta Organização subsidiou a implantação da Arquitetura de Controle em uma aplicação voltada para a área assistencial da saúde, consistindo, destarte, em um estudo de caso em robótica social assistiva como ferramenta auxiliar para educação especial. Os experimentos realizados demonstraram que a arquitetura de controle desenvolvida é capaz de atender aos requisitos da aplicação, conforme estipulado pelos especialistas consultados. Isto posto, esta tese contribui com o projeto de uma arquitetura de controle capaz de agir mediante a avaliação subjetiva baseada em crenças cognitivas das emoções, o desenvolvimento de um robô móvel de baixo-custo, e a elaboração do estudo de caso em educação especial. / Assuming that robots will coexist with humans in the near future, it is conspicuous the need of Intelligent Control Architectures suitable for Human-Robot Interaction. Henceforth, this research has developed a behavioral Control Architecture Organization, whose main purpose is to allow the intuitive interaction of robot and people, thus fostering the collaboration between them. To this end, a synthetic emotional module, based on the Circumplex emotion theory, promoted the adaptation of the robot behaviors, implemented using Motor Schema theory, and the communication of its internal state. This Organization supported the adoption of the Control Architecture into an assistive application, which consists of the case study of assistive social robots as an auxiliary tool for special education. The experiments have demonstrated that the developed control architecture was able to meet the requirements of the application, which were conceived according to the opinion of the consulted experts. Thereafter, this thesis contributes with the design of a control architecture that is able to act upon the subjective evaluation based on cognitive beliefs of emotions, the development of a low-cost mobile robot, and the development of the case study in special education.

Supondo-se que os robôs coexistirão conosco num futuro próximo, é então evidente a necessidade de Arquiteturas de Controle Inteligentes voltadas para a Interação Humano-Robô. Portanto, este trabalho desenvolveu uma Organização de Arquitetura de Controle Inteligente comportamental, cujo objetivo principal é permitir que o robô interaja com as pessoas de maneira intuitiva e que motive a colaboração entre pessoas e robôs. Para isso, um módulo emocional sintético, embasado na teoria bidimensional de emoções, foi integrado para promover a adaptação dos comportamentos do robô, implementados por Esquemas Motores, e a comunicação de seu estado interno de modo inteligível. Esta Organização subsidiou a implantação da Arquitetura de Controle em uma aplicação voltada para a área assistencial da saúde, consistindo, destarte, em um estudo de caso em robótica social assistiva como ferramenta auxiliar para educação especial. Os experimentos realizados demonstraram que a arquitetura de controle desenvolvida é capaz de atender aos requisitos da aplicação, conforme estipulado pelos especialistas consultados. Isto posto, esta tese contribui com o projeto de uma arquitetura de controle capaz de agir mediante a avaliação subjetiva baseada em crenças cognitivas das emoções, o desenvolvimento de um robô móvel de baixo-custo, e a elaboração do estudo de caso em educação especial. / Assuming that robots will coexist with humans in the near future, it is conspicuous the need of Intelligent Control Architectures suitable for Human-Robot Interaction. Henceforth, this research has developed a behavioral Control Architecture Organization, whose main purpose is to allow the intuitive interaction of robot and people, thus fostering the collaboration between them. To this end, a synthetic emotional module, based on the Circumplex emotion theory, promoted the adaptation of the robot behaviors, implemented using Motor Schema theory, and the communication of its internal state. This Organization supported the adoption of the Control Architecture into an assistive application, which consists of the case study of assistive social robots as an auxiliary tool for special education. The experiments have demonstrated that the developed control architecture was able to meet the requirements of the application, which were conceived according to the opinion of the consulted experts. Thereafter, this thesis contributes with the design of a control architecture that is able to act upon the subjective evaluation based on cognitive beliefs of emotions, the development of a low-cost mobile robot, and the development of the case study in special education.