آزمایشگاه پژوهشی رباتیک اجتماعی و شناختی

 آزمایشگاه پژوهشی رباتیک اجتماعی و شناختی    
 Social & Cognitive Robotics Research Laboratory
دانشگاه صنعتی شریف

 

اعضاي گروه پژوهشی فرا رشته اي در حوزه هاي تخصصی  مهندسی مکانیک، رباتیک و هوش مصنوعی، مکاترونیک، زبان شناسی کاربردی، روان شناسی، علوم شناختی و پردازش زبان/صدا /تصویر :

دکتر علی مقداري، دکتر مینو عالمی، دکتر حمیدرضا پور اعتماد،  دکتر غلامرضا وثوقی، دکتر علیرضا طاهري،دکتر آزاده شریعتی،دکتر سعید خدایگان، مهندس مجتبی شهاب، مهندس علیرضا اسفندبد،خانم مریم قاضی سعیدي، خانم نفیسه حائری،خانم رزیتا حیدری، مهندس الهام رنجکار، مهندس زینب رخی،مهندس احسان صفاري، مهندس محمد زکی پور، مهندس مهدي هاتفی پور،مهندس علی قربان دایی پور ،مهندس بهراد مظفری، مهندس بهزاد مظفری، مهندس احسان تمنایی، مهندس محمد مختاری، مهندس محمد مختاری،مهندس احسان احمدی،مهندس احمد زیبافر، مهندس سید رمضان حسینی و مهندس سالار بصیری.

 

بیش از پنجاه سال است که تلاشهاي خستگیناپذیري براي افزایش و ارتقاي بهرهوري انسان در انجام کارهاي گوناگون به کمک رباتها صورت گرفته است. تا همین اواخر، پژوهشگران و صنعتگران چشمانداز علمی - تخیلی الهام گرفته از فنآوري هاي رباتیک را تا حد زیادي ناشی از نقش سود گرایانه آن در افزایش کمی و کیفی تولید می دیده اند. اما در حال حاضر پیشرفتهاي مشهود در علوم و فن آوري رباتیک، ما را به نقطهاي هدایت میکند که به وضوح شاهد به کارگیري و تأثیرگذاري آن در بسیاري از زمینه هاي جدید از منظر اجتماعی - فرهنگی- درمانی - اقتصادي هستیم. به طوري که امروز حوزه  رباتهاي اجتماعی به عنوان "Social Robotics -زمینهاي علمی-تحقیقاتی و چند رشته اي در بین دانشمندان علوم انسانی و مهندسی مطرح شده و در حال پیگیري است. رباتها از زمان اختراعشان مانند رایانه هاي خانگی، براي مقاصد مختلفی استفاده شده اند. با این وجود، همگام با پیشرفت فناوري هاي نوین و کاهش هزینه ها پیشبینی میشود که در آیندهاي نزدیک به کارگیري رباتها به عنوان ابزاري جذّاب را در عرصه هاي مختلف آموزشی، درمانی،اجتماعی، و فرهنگی شاهد باشیم. از این رو ما در دانشگاه صنعتی شریف بر آن شدیم تا با توجه به سابقه دیرینه مان در آموزش و پژوهش علم رباتیک، اقدام به راه اندازي و تأسیس آزمایشگاه پژوهشی "رباتهاي اجتماعی" با محوریت ارتقاي کیفی آموزش؛ درمان؛ و فرهنگ در حوزههاي مربوط، در خدمت مدارس، مراکز توانبخشی و اختلالات نافذ رشد (اوتیسم) براي کودکان و نوجوانان، و ارائه خدمات گوناگون مددکاري به سالمندان و بیماران کشورمان باشیم.

 

براي مثال: در حال حاضر از آماده سازي و برنامه ریزي رباتهاي انسان نما نظیر ربات NAO ساخت شرکت Aldebaran به عنوان ابزاري جالب براي آموزش و یادگیري زبان اول و دوم  (Robot Assisted Language Learning - RALL) در مقاطع راهنمایی و دبیرستان شروع کرده ایم. این ربات براي استفاده با کاربران ایرانی با نام "نیما" مورد استفاده قرار میگیرد. این پژوهش با همکاري یک گروه فرا رشته اي متشکّل از متخصصین حوزههاي آموزش زبان و رباتیک با هدف بررسی سرعت، میزان، و ماندگاري یادگیري زبان خارجی به کمک ربات در یکی از مجتمعهاي آموزشی تهران در حال انجام است. در دو دهه اخیر، با همگانی شدن کاربرد رایانه و تلفنهاي همراه، آموزش زبان به کمک تلفن همراه(MALL) و آموزش زبان به کمک رایانه(CALL)  در ارتقاي تئوريهاي آموزش زبان دوم به کمک فناوريهاي نوین به شدت مورد توجه و تأثیرگذار بوده اند. در صورتی که ربات ها نه تنها ویژگیها و ابزار  MALL و CALL را دارند، بلکه قادرند با انجام حرکتهاي مستقل و جذّاب، و شناسایی صدا و تصویر با  ارتباطی مورد استفاده در محیط اطراف توسط حسگرهاي گوناگون ارتباطات عاطفی و فیزیکی برقرار کنند. اگر چه کامپیوتر و تلفن همراه قابلیت برقراري تعاملات غیر لفظی را دارند، اما در رباتها ویژگی هایی از جمله حالات صورت، ژستها و حرکات بدن هنگامی که در کنار انسان در محیطهاي واقعی قرار میگیرند، بسیار برجسته تر است. از دیگر تفاوتهاي بارز رباتها با رایانه ها و تلفن هاي همراه آن است که ظاهري دوستانه،مهربان، و توانایی برقراري روابط اجتماعی دارند. از این رو روش و پدیده "رال" در آموزش زبان دوم را میتوان شکل تکامل یافتهاي از روشهاي "کال" و "مال" قلمداد کرد.

 

 

 

شکل- 1 : ربات (NAO) با نام ایرانی "نیما" و نمونهاي از کلاسهاي "رال".

 

از دیگر زمینه هاي پژوهشی که در حال حاضر در این آزمایشگاه فعال شدهاند عبارت اند از:
- "برنامه ریزي و به کارگیري رباتهاي انسان نما به عنوان دستیار درمانگر در تشخیص و درمان بیماران مبتلا به اوتیسم (در خود ماندگی)راي این منظور ربات انسان نماي (ALICE) ساخت شرکت Hanson  تهیه شده است که قابلیت فوق العادهاي در  اجراي حالات صورت و ژستها دارد و براي پژوهشهاي مربوط در حوزه اوتیسم توصیه شده است. این ربات براي استفاده با کاربران ایرانی با نام "مینا" مورد استفاده قرار میگیرد. اختلالات اوتیستیک با نارساییهاي کیفی در سه حوزه رفتاري: نارسایی در تعاملات اجتماعی، نارسایی در مهارت ارتباطی و نارسایی در تخیل و خلاقیت اجتماعی مشخص میشوند. کودکان اوتیستیک در شروعِ توجه شتراکی و نیز پاسخ به توجه اشتراکی نارسایی دارند. تحقیقات دانشمندان نشان میدهد که کودکان مبتلا به اوتیسم برخلاف توانایی شان در ارتباط برقرار کردن با دیگران، از کار کردن با کامپیوتر، اسباببازيهاي هوشمند و رباتها لذّت میبرند. اغلب این کودکان به صورت کاملاً طبیعی با فنآوريهایی از این دست درگیر میشوند. از این رو، استفاده از رباتها در تشخیص و درمان مبتلایان به اوتیسم میتواند چاره ساز و آغازگر پژوهشی نوین در کشور باشد.

 

 

   شکل- 2 : ربات (ALICE) با نام ایرانی "مینا" و گروه پژوهشی رباتهاي اجتماعی.

 

- به منظور جذابیت بخشیدن به کلاسهاي دینی مدارس و ارتقاي کیفی میزان و ماندگاري یادگیري مفاهیم اولیه مذهبی، برنامه ریزي و به کارگیري رباتهاي انسان نما به عنوان دستیار در حوزه آموزشی- فرهنگی با عنوان "طراحی و پیاده سازي الگوهاي حرکتی نیایش در یک ربات انسان نما و به کارگیري آن در آموزش مفاهیم دینی و علوم قرآنی در مدارس" از دیگر موضوعات پژوهشی فعال در حوزه رباتهاي اجتماعی است که هم اکنون در حال پیگیري است.

 

 شکل- 3 : ربات (NAO) با نام ایرانی "نیما" در حال آموزش اجراي نماز.

ارتباط بین انسان و ربات، شناسایی صورت و صدا توسط ربات، ارتباط بین ربات - انسان - اینترنت، گفتگوي بین انسان و ماشین، و رباتهاي قصه گو و کمدین (براي سرگرمی و نشاط) از دیگر زمینههاي پژوهشی است که در این آزمایشگاه در حال پیگیري است. بعلاوه، با عنایت به تجربیات گذشته، بدین منظور طراحی و ساخت ربات انساننماي بومی مجدداً در دستور کار قطب علمی طراحی، رباتیک و اتوماسیون قرار گرفته است.

 

 

 

 

 

  - در پروژهاي دیگر به کاربرد رباتی انسان نما (NAO)  با تواناییهاي ارتباطی گوناگون هم چون سخن گفتن و اجراي حالتهاي دست و پا در تعامل با کودکان مبتلا به سرطان و تأثیر آن بر کاهش دیسترس ناشی از بیماري و فرآیند درمان آن پرداختیم. دیسترس تجربه اي ناخوشایند و چندوجهی است که به دلایل گوناگونی هم چون دشوار بودن فرآیند درمان و محدودیتهاي ناشی از خود بیماري به وجود می آید. از میان وجوه گوناگون این حالت، اضطراب، افسردگی و خشم به عنوان متغیرهاي پژوهش انتخاب شده و متناسب با آنها 8 جلسه ي درمانی با محوریت ربات به عنوان دستیار روانشناس طراحی و اجرا شد. در هر جلسه بر روي موضوعی مشخص، هم چون تر  از تزریق، دلیل بروز سرطان و یا تغذیهي سالم که همگی از دغدغه هاي کودکان به شمار میرود، تمرکز گردید و انتظار بر آن بود که لحن کودکانه و هم حسی شخصیت ربات، همکاري کودك و اثرگذاري مداخله را افزایش دهد. 11 نمونه از دو مرکز درمانی کودکان (بخش خون مرکز طبی کودکان و بیمارستان محک) در طرح شرکت کردند و نتایج نشان داد که سطح پارامترهاي نامبرده به طور معناداري پس از پایان جلسه ها کاهش یافت.

 

  

 

 - در پروژه ربات دکتر آرش ،آرش یک ربات انسان نمای سیار جهت همیاری و آموزش کودکان مبتلا به بیماری های مزمن است،تحقیقات پیشین نشان می دهد که استفاده از ربات های اجتماعی می تواند در کاهش استرس و خشم کودکان بیمار موثر باشد و بازدهی درمان را بالاتر ببرد. آرش یم ربات با 15 درجه آزادی است که با هزینه های اندک ساخته شده و ظاهر آن براساس نظرات کودکان بیمار به دست آمده است.

 

  


 قدردانی:
از حمایتهاي مالی و معنوي بنیاد ملّی نخبگان، ستاد علوم و فناوری ریاست جمهوری، پژوهشگاه مخابرات و فناوری اطلاعات،بنیاد  علوم علم ایران و معاونت پژوهشی و فناوري دانشگاه صنعتی شریف صمیمانه سپاس گزاریم.

 

مراجع:


www.mech.sharif.ir/web/26972/53
www.mech.sharif.ir/web/14039/1