Des chercheurs développent un système robotique humanoïde pour enseigner le Tai Chi

Le robot de Zhi Zheng est habile au Tai Chi, et son équipe de recherche espère qu’il dirigera bientôt une classe d’adultes plus âgés dans un centre communautaire local. Son robot est plus qu’un adorable compagnon. Cela peut aider à améliorer la fonction cognitive et fournir des informations sur la façon dont les gens interagissent avec les robots dans divers contextes.

Zheng, professeure adjointe d’ingénierie biomédicale au Kate Gleason College of Engineering du RIT, a développé un robot humanoïde sophistiqué dans le cadre de ses recherches sur les technologies d’assistance.

Avec une expertise dans le développement de systèmes robotiques et de réalité virtuelle, le travail de Zheng explore l’intelligence homme-machine. Elle fait partie d’une plus grande équipe interdisciplinaire RIT utilisant l’intelligence artificielle (IA) et la robotique pour concevoir des technologies d’assistance qui peuvent avoir un impact sur les soins de santé mentale.

« Ma principale direction de recherche concerne les personnes atteintes de troubles du développement. De nombreuses technologies de base sont transférables à d’autres populations telles que les personnes âgées atteintes de troubles cognitifs légers », a déclaré Zheng, qui dirige le laboratoire de recherche sur les interactions intelligentes. Le laboratoire se concentre sur plusieurs initiatives financées par la technologie, notamment les soins de santé pour les personnes âgées atteintes de multiples maladies chroniques et les interventions pour les personnes atteintes de troubles du spectre autistique (TSA).

Le leader du Tai Chi est un robot NAO, et bien qu’il ne mesure qu’environ 2 pieds de haut, c’est un système hautement sophistiqué qui peut être programmé avec des fonctions et des tâches spécifiques.

« Nous n’avons pas besoin de construire notre propre matériel de robot car il existe de bonnes plates-formes commerciales disponibles. Son comportement dépend uniquement de la façon dont nous concevons les programmes de contrôle. La partie centrale de notre recherche est de savoir comment nous contrôlons les robots pour faire le cognitif et l’instruction physique correctement », a déclaré Zheng. « Le robot ne sait pas vraiment comment se comporter en sortant de la boîte. Nous lui apprenons à fonctionner. »

L’enseigner le Tai Chi était l’une de ces fonctions.

Un exercice corps-esprit populaire, le Tai Chi consiste en des mouvements chorégraphiés, de la méditation et une respiration appropriée. Différents mouvements obligent le praticien à s’appuyer sur de nombreuses fonctions cognitives telles que la mémoire de travail et le traitement visuo-spatial pour mémoriser les gestes à motifs. Le mouvement stimule la circulation sanguine dans le cerveau, et pour les personnes âgées, cela s’est avéré bénéfique pour la longévité, la mémoire et l’apprentissage.

L’utilisation de robots comme facilitateurs est un domaine de recherche en plein essor, et Zheng a vu passer du travail en laboratoire à des études de terrain communautaires.

« Il y a une grande différence. Tout dans le laboratoire est contrôlé, et les gens peuvent être nerveux et prudents. Cela ne reflète pas vraiment leurs réactions naturelles », a-t-elle déclaré. « Maintenant, le domaine essaie de comprendre et d’étudier ce qui se passerait si nous déplacions la technologie du bâtiment d’ingénierie vers un centre communautaire, par exemple ? Les gens sont détendus et leurs réactions seront plus naturelles en utilisant la nouvelle technologie. La technologie doit être facilement contrôlée par un non-expert – cela concerne la conception de notre interface. Nous voulons que notre robot soit opéré par un leader ou un travailleur social au centre communautaire – parce que la technologie est conçue pour servir les gens. Elle doit s’intégrer dans la communauté.

Certains travaux sur place ont été interrompus pendant une courte période pendant la pandémie, mais ont depuis repris avec Zheng à la tête d’une équipe de recherche qui comprend Victor Perotti, professeur au Saunders College of Business; Yong Tai Wang, doyen du Collège des sciences et technologies de la santé ; Peter Bajorski, professeur de statistiques au College of Science.

Wang apporte plus de 20 ans d’expérience dans l’enseignement et la pratique du Tai Chi, et Bajorski a déjà travaillé avec Zheng sur une subvention distincte du ministère de la Santé et des Services sociaux pour mesurer les aspects des TSA. Couplée à la recherche dans le domaine de la théorie de l’esprit – l’étude des interactions homme-robot et l’efficacité de l’utilisation de robots comme facilitateurs de recherche – l’équipe combine la psychologie et les communications interpersonnelles avec des applications basées sur l’intelligence artificielle centrée sur l’homme, l’une des Les principaux domaines de recherche du RIT.

« Je me considère comme un utilisateur et un constructeur d’intelligence artificielle parce que je conçois mes propres cadres de système, mes propres algorithmes. Ceux-ci sont plus élémentaires dans le spectre de l’IA », a-t-elle déclaré. « Et je compte aussi sur le travail des autres pour enrichir mes recherches. Je me tiens sur les épaules de géants! »