Discovering Oimi : a social robot designed for children affected by autistic spectrum disorder

In recent years, Social Robots played a significant role in modern treatments addressed to children affected by Autism Spectrum Disorder (ASD), as mediators between patients and therapists. The purpose of this thesis is to present a new mobile autonomous robot, called Oimi, conceived for children with autism and other special needs. The mission of our project is to provide a promising, low-cost, intelligent agent that can support the growth of young subjects with ASD, helping them to practise novel social, emotional, and cognitive skills. Oimi is a Socially Assistive Robot (SAR) with a funny and sympathetic design, made of a soft body and equipped with numerous sensors and actuators, to sustain a wide range of interactions through speeches, sounds, lights, and movements. Thanks to the 20 distinct typologies of games supplied, suitable for users of different ages, our SAR can stimulate proactive behaviours and improve kids' competence in learning and communication. Oimi can express its current mood and react to various inputs, including physical contacts applied to its soft body, since it is capable of recognizing touches. The robot can move autonomously on the floor, avoiding obstacles or following people, and it can be also controlled manually via a joypad. Additionally, the system has been integrated with an Android mobile application, making it easy to be managed by clinicians and caregivers. One major innovation of our SAR lies in its ability to exploit learning algorithms to design ad hoc treatments to propose to each specific individual, by looking at his/her symptoms, necessities, and achievements gained during previous meetings. The robot is capable of encapsulating multiple significant data relative to subjects and therapy sessions, storing information provided by clinicians or collected while playing with users. These facts represent the knowledge base of the agent, constantly evolving over time, which is leveraged by Oimi itself to decide how to behave towards children with certain traits, how to tailor activities in setting and structure, or how to adapt its way of acting in the middle of the interaction.

Negli ultimi anni, i Robot Sociali hanno svolto un ruolo importante nelle terapie moderne rivolte a bambini affetti da Disturbo dello Spettro Autistico (ASD), come mediatori tra soggetti e terapisti. Lo scopo di questa tesi è quello di presentare un nuovo robot autonomo, chiamato Oimi, pensato appositamente per bambini con autismo e altre necessità particolari. Questo progetto ha l'obiettivo di fornire uno strumento promettente, economico e intelligente, che possa supportare la crescita di giovani affetti da autismo, aiutandoli a praticare nuove capacità sociali, emotive e cognitive. Oimi è un Robot Sociale Assistenziale (SAR) con un design buffo e simpatico, composto da un corpo morbido e dotato di vari sensori e attuatori, per offrire un ampia gamma d'interazioni attraverso suoni, espressioni vocali, luci, e movimenti. Grazie alle sue 20 differenti tipologie di gioco, adatte a bambini di diverse età, Oimi è in grado stimolare comportamenti proattivi e migliorare le loro capacità di apprendimento e comunicazione. Oimi può esprimere il suo stato d'animo e reagire a diversi input, tra cui il contatto fisico applicato al suo corpo soffice. Il robot è capace di muoversi autonomamente nell'ambiente, evitando ostacoli o seguendo le persone, e può essere controllato manualmente tramite joypad. Inoltre, il sistema è stato integrato con un'applicazione Android per dispositivi mobili, per semplificarne la gestione di terapisti e tutori. Una delle innovazioni maggiori del nostro SAR risiede nella sua abilità di utilizzare algoritmi di apprendimento per progettare trattamenti ad hoc da proporre a ogni specifico paziente, considerando i suoi sintomi, bisogni, e risultati ottenuti durante gli incontri precedenti. Il robot può raccogliere molti dati significativi relativi a utenti e sessioni, salvando informazioni fornite da terapeuti o collezionate durante l'interazione con gli utenti. Questi dati rappresentano la base di conoscenza dell'agente, sfruttata per decidere come comportarsi nei confronti di bambini con certe caratteristiche, come adeguare la struttura e le impostazioni delle attività di gioco, o come adattare il suo modo di agire nel corso dell'interazione.