Human-Robot Scaffolding : Arquitectura BDI para el desarrollo de habilidades de solución de problemas
Date
2019-07-20Authors
Páez Rodríguez, John JairoDirectors
González Guerrero, EnriquePublisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ingeniería
Program
Doctorado en Ingeniería
Obtained title
Doctor en Ingeniería
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
COAR
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Citación
Metadata
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Resumen
La participación asertiva de los robots sociales en educación debe
considerar aspectos cognitivos y emocionales de los estudiantes. El documento
presenta la arquitectura HRS-EDU diseñada para regular el comportamiento de un
robot social en un ambiente de aprendizaje. Los conceptos como teoría psicológica
del fluir, estrategia educativa de andamiaje y agentes de software fueron integrados
para el diseño de la arquitectura del agente BDI (Creencias, Deseos, Intenciones). La
implementación informática fue hecha en BDI-BESA; un entorno de desarrollo
computacional del grupo de investigación SIRP de la Pontificia Universidad Javeriana
e integrada al robot Baxter. Para la validación, tres fases fueron implementadas:
control a distancia del robot mientras los sujetos resuelven el problema La Escalera,
los sujetos intentan resolver el problema sin la ayuda del robot y el robot da soporte
o andamiaje de manera autónoma a los sujetos durante la solución del problema.
Las fases fueron desarrolladas con 50 niños con edades entre 10-14 años de tres
colegios de Bogotá. Mediante métodos mixtos se analizaron las intervenciones de
Baxter, las reacciones de los sujetos y el desempeño de la arquitectura. Los
resultados indican que el diseño de metas BDI para el control del robot en las
acciones que dan soporte emocional y cognitivo a los sujetos, fomenta el
aprendizaje de estrategias de solución de problemas.
Abstract
The assertive actions done by social robots in education have to consider
cognitive and emotional aspects of students. The document presents the HRS-EDU
architecture to control the social robot behavior in learning environments. Concepts
such as psychological theory of flow, scaffolding educational strategy and software
agents were considered to design the BDI agent architecture (Beliefs, Desires,
Intentions). The computational implementation was made in BDI-BESA which is an
integrated development environment designed by the SIRP research group of the
Pontificia Universidad Javeriana and integrated into the Baxter robot. To validate
the architecture, three phases were implemented: remote control of the robot
while the subjects solve the Jumper problem, the subjects try to solve the problem
without the robot support and finally, the robot gives autonomous support during
the problem-solving process. The validation phases were developed with 50 children
ranged between 10-14 years old and who came from three schools placed in Bogotá.
Through mixed methods research strategy, the events of Baxter, the reactions of the
subjects, and the performance of the architecture were analyzed. The results
suggest that the design of BDI goals for the control of the robot for the actions that
give emotional and cognitive support to the subjects, encourages the learning of
problem solving strategies.
Keywords
MultiagentesRobótica
Andamiaje educativo
Interacción humano-robot
Arquitectura cognitiva artificial
Themes
Doctorado en ingeniería - Tesis y disertaciones académicasControl automático
Robots - Sistemas de control
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