Un système qui aide les tout-petits à pratiquer leur motricité

Baby Robot : un système qui aide les tout-petits à pratiquer leur motricité

Le prototype réel du Baby Robot. Lors du prototypage, il doit être exposé car il subit des modifications constantes. Crédit : Cañas et al.

Des chercheurs de l’Universitat Politecnica de Catalunya à Barcelone ont récemment développé Baby Robot, un jouet robotique qui pourrait être utilisé pour améliorer la motricité des tout-petits. Ce système, présenté dans un article prépublié sur arXiv, peut interagir avec les tout-petits de manière à les encourager à se déplacer, soit pour essayer de saisir le robot, soit pour le fuir.

« Notre étude est d’abord apparue comme un projet universitaire », ont déclaré à Tech Xplore Alba MG García et Eric Cañas, les deux étudiants à la maîtrise qui ont mené l’étude. « Nous vivions ensemble tout en complétant un MSc en intelligence artificielle à Barcelone. L’un des sujets que nous prenions, appelé « Interaction cognitive avec des robots », et dispensé par nos conférenciers Anaís Garrell et Cecilio Angulo, nous a donné l’occasion idéale d’avoir un un peu de plaisir pendant les mesures de verrouillage de COVID-19. »

L’objectif principal de la récente étude menée par García et Cañas était de développer un système qui pourrait améliorer les « jouets rampants » classiques, des jouets avec lesquels de nombreux tout-petits et bébés jouent pendant qu’ils rampent encore ou lorsqu’ils apprennent à marcher. Les chercheurs voulaient pour rendre les jouets rampants plus interactifs et divertissants, en leur donnant la possibilité de réagir au comportement d’un tout-petit, au lieu de simplement lui faire répéter au hasard un ensemble de mouvements prédéfinis.

Baby Robot est essentiellement un jouet semblable à une voiture avec une petite caméra et des capteurs intégrés. Les mouvements du robot sont planifiés par une série d’algorithmes de vision par ordinateur qui peuvent détecter un tout-petit, calculer la position relative d’un robot et planifier des mouvements qui augmenteront les niveaux d’engagement du tout-petit avec le jouet, tout en évitant les collisions avec d’autres objets.







Première expérimentation avec le prototype. Cette vidéo montre également les limites du chipset bon marché qu’il monte. Les délais entre chaque action sont dus aux limitations de la carte, qui calcule à la fois ses actions et envoie des images à un PC externe. Ces problèmes seraient résolus soit en mettant à jour vers une carte plus puissante, soit en passant à une caméra avec un objectif plus lumineux, ce qui permettrait de capturer des images avec un faible flou de mouvement pendant que Baby Robot se déplace, de sorte que les étapes de mouvement et de traitement pourraient se chevaucher, afin de produire un mouvement fluide. Crédit : Cañas et al.

« Avec les informations collectées par le robot, les algorithmes calculent l’état actuel de la session de jeu et comment le robot doit se comporter pour motiver le bébé à le chasser (c’est-à-dire se rapprocher, s’échapper, exiger son attention, etc.) » García et Cañas dit. « En attendant, le robot peut se connecter à un périphérique externe (comme un PC ou un smartphone), non seulement pour déléguer certains calculs si nécessaire, mais aussi pour diffuser la session de lecture ou même l’enregistrer. »

Baby Robot présente de nombreux avantages par rapport aux jouets rampants existants. Le plus remarquable est qu’il est basé sur des techniques de vision par ordinateur qui lui permettent de répondre aux mouvements d’un tout-petit au lieu d’effectuer des mouvements aléatoires sans rapport avec le comportement d’un tout-petit. En conséquence, le robot permet aux tout-petits d’expérimenter davantage pendant qu’ils jouent, tout en les encourageant à pratiquer leurs habiletés motrices.

Baby Robot : un système qui aide les tout-petits à pratiquer leur motricité

Schéma simplifié de la structure initiale du Baby Robot. Crédit : Cañas et al.

García et Cañas ont évalué leur robot dans un environnement réel, en comparant la façon dont un groupe de tout-petits de la maternelle interagissait avec celui-ci à la façon dont ils jouaient avec des petites voitures conventionnelles. Cette expérience a été organisée par leur conférencier, Garrell, qui a contacté un pédagogue et lui a demandé de se rendre dans un jardin d’enfants pour effectuer son évaluation.

Fait intéressant, ils ont découvert que les tout-petits jouaient avec Baby Robot plus longtemps qu’ils ne jouaient avec les jouets rampants conventionnels. De plus, le jouet robotique semblait améliorer les capacités de mobilité des enfants au fil du temps.

Baby Robot : un système qui aide les tout-petits à pratiquer leur motricité

Schéma du comportement du Baby Robot. Crédit : Cañas et al.

« Au cours de nos expériences, nous avons observé que l’engagement des bébés qui jouaient avec le jouet de remplacement Baby Robot augmentait considérablement, les amenant à bouger 3,1 fois plus longtemps et à parcourir 4,4 fois plus de mètres que ceux de la condition de contrôle », a déclaré García. et Cañas dit. « Cette découverte ouvre une voie de recherche intéressante sur la façon dont les jouets rampants pourraient traiter les commentaires du bébé et les motiver à avoir des sessions de ramper plus longues et plus efficaces, ainsi que sur la façon dont la vision par ordinateur peut aider à y parvenir. »

Jusqu’à présent, Baby Robot s’est avéré être un jouet très prometteur pour augmenter la motricité des tout-petits. Les chercheurs réfléchissent ainsi à l’opportunité d’approcher les fabricants de jouets qui pourraient rendre accessible au public le système qu’ils ont développé.

Baby Robot : un système qui aide les tout-petits à pratiquer leur motricité

Montage expérimental. Crédit : Cañas et al.

« Nous avons pensé à plusieurs reprises à nous associer à un fabricant de jouets, mais nous n’avons pas encore fait le premier pas », ont déclaré García et Cañas. « Obtenir le soutien d’un expert du marché du jouet nous permettrait non seulement de transformer notre prototype en quelque chose avec lequel les bébés pourraient réellement jouer, un jouet résistant et approuvé, mais aussi de développer des études plus solides sur la façon dont notre robot améliore les sessions de rampement d’un bébé. »

L’une des raisons pour lesquelles García et Cañas n’ont pas encore approché un fabricant de jouets est que leur prototype actuel a été construit avec des composants très bon marché. En conséquence, il n’est peut-être pas encore prêt à être présenté aux investisseurs potentiels.

« Nous avons cassé par accident une carte à 60 € en expérimentant, depuis lors, nous avons décidé de la prototyper avec les composants les moins chers que nous pouvions trouver », ont déclaré García et Cañas. « Nous avons donc fini par utiliser des produits légers et accessibles -sans optimisation des coûts, le coût total du matériel ne dépasse pas 70€-, mais pouvoir expérimenter avec des cartes plus puissantes ou des caméras plus lumineuses améliorerait vraiment l’expérience. »

Baby Robot : un système qui aide les tout-petits à pratiquer leur motricité

Premier prototype de Baby Robot. Crédit : Cañas et al.

Comme le robot est conçu pour les tout-petits, les chercheurs sont également las du fait qu’il devrait être sans danger pour les enfants. Avant que le jouet ne soit commercialisé, il devrait donc subir une série de tests, qu’ils ne sont actuellement pas en mesure de financer.

« Vous ne pouvez pas donner à un tout-petit un jouet plein de fils visibles qui pourraient se terminer dans son estomac », ont déclaré García et Cañas. « Pour cette raison, dans nos expérimentations, nous avons réussi à simuler son comportement à l’aide d’autres jouets télécommandés déjà homologués pour les bébés. Cependant, l’expérimentation la plus appropriée nécessiterait qu’un fabricant expert construise un boîtier résistant qui permettrait aux nourrissons de jouer directement. avec Baby Robot, plutôt qu’une version de substitution. »

À l’avenir, García et Cañas aimeraient trouver des investisseurs intéressés à soutenir leurs efforts pour développer une gamme complète de jouets basés sur la vision par ordinateur. Ceux-ci incluraient des robots pour les enfants à d’autres stades de développement, tels que les nourrissons plus âgés et les élèves du primaire.

Baby Robot : un système qui aide les tout-petits à pratiquer leur motricité

Les tout-petits d’un jardin d’enfants interagissant avec les jouets rampants utilisés pour la condition de contrôle (en haut) et la condition du Baby Robot (en bas). Crédit : Cañas et al.

De plus, les chercheurs espèrent mener de nouvelles études pédagogiques qui pourraient aider à affiner le comportement de leur jouet. La conception de Baby Robot lui permet de produire des lumières, des couleurs, des sons et des expressions faciales mignonnes présentées sur un petit écran. Bien que ces éléments interactifs puissent améliorer l’expérience d’un tout-petit lorsqu’il joue avec le jouet, l’équipe ne les a pas encore implémentés dans leur prototype, car ils ont préféré étudier spécifiquement les effets de sa réactivité pour le tout-petit sur le temps de jeu résultant.

« Dans les études futures, nous aimerions inclure progressivement le reste des stimuli afin d’observer comment chacun d’eux affecte séparément l’engagement du bébé », ont déclaré García et Cañas. « Néanmoins, pour être vraiment concluantes, ces études supplémentaires nécessiteraient l’inclusion d’un fabricant de jouets qui pourrait construire un boîtier sûr pour le jouet, afin de l’expérimenter directement au lieu de substituts. »


Un système de vision robotique qui diminue les occlusions à l’aide de reflets miroir


Plus d’information:
Eric Cañas, Alba MG Garcia, Anaís Garrell, Cecilio Angulo, Baby Robot : Améliorer les habiletés motrices des tout-petits. arXiv : 2109.09223v1 [cs.RO], arxiv.org/abs/2109.09223

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Citation: Baby Robot : Un système qui aide les tout-petits à pratiquer leur motricité (2021, 30 septembre) récupéré le 30 septembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-09-baby-robot-toddlers-motor-skills.html

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