Alpha Mini im Klassenzimmer

Soziale Roboter wie NAO und Pepper werden im Unterricht von Schulen und Universitäten eingesetzt. NAO ist sehr wendig und gelenkig und daher unterhaltsam. Pepper hat den großen Vorteil, dass er ein integriertes Tablet im Brustbereich hat, auf dem Lernsoftware aller Art ausgeführt werden kann. Ein Nachteil bei beiden ist der hohe Preis. Vor allem Schulen können sich solche Roboter kaum leisten. Dieses Problem war der Ausgangspunkt für das hier beschriebene Projekt, das ab Februar 2023 an der Hochschule für Wirtschaft FHNW stattfand. Initiator und Betreuer war Prof. Dr. Oliver Bendel, Entwickler Andrin Allemann. Ziel war es, eine Lernanwendung mit einem kostengünstigen sozialen Roboter zu erstellen, der über die gleichen motorischen Fähigkeiten wie NAO und die gleichen Fähigkeiten zur Wissensvermittlung wie Pepper verfügt. Die Wahl fiel auf den kleinen Alpha Mini. Es war mit einigem technischen Aufwand möglich, ihn mit einem externen Gerät, einem Microsoft Surface, zu koppeln. Auf diesem läuft ein Lernspiel, das für den Unterricht in der Primarschule geeignet ist. Das Projekt wurde am 11. August 2023 abgeschlossen. In einem Video wird gezeigt, wie ein Mädchen die Lernanwendung ausprobiert und der soziale Roboter Feedback und Erklärungen gibt, in sprachlicher Form und mit Hilfe seiner mimischen und gestischen Fähigkeiten. Es kann abschließend gesagt werden: Soziale Roboter wie Alpha Mini sind eine interessante Lösung für die Wissensvermittlung in Schulen, wenn sie mit anderen Geräten gekoppelt werden können.

Abb.: Eine Schülerin mit der Lernanwendung (Foto: Andrin Allemann)

Ein sozialer Roboter als interaktiver Lernpartner von Kindern mit Diabetes

Sara Zarubica entwickelte im Rahmen ihrer von Prof. Dr. Oliver Bendel betreuten Abschlussarbeit an der Hochschule für Wirtschaft FHNW für ein Kinderspital eine auf einem sozialen Roboter laufende Lernanwendung. Das Ziel war es laut Abstract, aus Pepper einen interaktiven Lernpartner zu machen, mit dem die Kinder „das Schätzen von Kohlenhydratmengen in Mahlzeiten üben und so eine Grundlage für den täglichen Umgang mit Diabetes mellitus Typ 1 schaffen können“ (Abstract). Im Abstract heißt es weiter: „Zu Beginn der Arbeit wurden die Anforderungen an die Lernsoftware mit der Auftraggeberschaft besprochen und danach ergänzt und dokumentiert. Basierend darauf erfolgten Recherchen in Bezug auf das Design der Lernsoftware, deren Ergebnisse in einer Mindmap zusammengetragen wurden.“ (Abstract) Zur Visualisierung der Lernsoftware erstellte die Studenin anhand der Mindmap ein Mockup. Dann erarbeitete sie den Fragenkatalog für die Lernsoftware. Für die Evaluation des Technologie-Stacks führte sie eine Nutzwertanalyse durch. Aufgrund der Ergebnisse wählte sie das Betriebssystem NAOqi 2.5 für die Implementierung der Roboterinteraktion aus. „Basierend auf dem Wunsch der Auftraggeberschaft, dass das Lernspiel auch ohne Pepper funktionieren solle, wurde für das Lernspiel eine Webapplikation erstellt. Für die Kommunikation zwischen der Weblösung und Pepper wurde eine Schnittstelle entwickelt, welche das LibQi-JavaScript-SDK benutzt, um so Dienste zur Roboterinteraktion aufzurufen.“ (Abstract)  Für das Setup von Pepper und das Abfangen von Events verwendete die Entwicklerin bereits vordefinierte Elemente in Python und passte sie für den vorliegenden Zweck an. „Sämtliche Systemtests in der Testphase verliefen erfolgreich und der Akzeptanztest wurde an zwei Halbtagen in der Kinderklinik … durchgeführt. Allen zehn Teilnehmern am Akzeptanztest hat die Interaktion mit Pepper gut gefallen und acht von zehn Kindern würden das Spielen mit Pepper sogar gegenüber dem Tablet vorziehen.“ (Abstract) Kommunikation und Interaktion bestehen darin, dass Pepper spricht, Kopf- und Körperbewegungen macht und mit den Armen gestikuliert. Er erinnert sich an den Namen des Benutzers und gebraucht diesen während der Konversation. Das Kinderspital darf als Auftraggeber die Lernsoftware einsetzen und weiterentwickeln.

Abb.: Sara Zarubica bei der Demonstration der Lernsoftware