Empowering Cognitive Stimulation Therapy (CST) with Socially Assistive Robotics (SAR) and Emotion Recognition

Author

Shukla, Jainendra

Director

Puig, Domènec

Date of defense

2018-05-24

Pages

162 p.



Department/Institute

Universitat Rovira i Virgili. Departament d'Enginyeria Informàtica i Matemàtiques

Abstract

Els sistemes assistits per robots per a la rehabilitació cognitiva poden augmentar l'abast dels beneficis potencials de les intervencions psicològiques o psicosocials basades en l'evidència per a persones amb una àmplia gamma de problemes de salut mental. Les investigacions existents a la socially assistive robots (SAR) manquen de validació clínica i, per tant, els metges tenen poca motivació per al seu ús en pràctiques clíniques. A mes, les interaccions entre humans i robots existents no tenen en compte l'estat emocional i la involucració actuals de l'usuari. Les intervencions de rehabilitació cognitiva per a persones amb problemes de salut mental requereixen una interacció complexa entre robots i humans, i la ubiqüitat dels dispositius portàtils, motiva l'ús de sistemes d'interacció amb robots capaços d'adquirir de forma autònoma informació sobre l'estat emocional de l'usuari, les intencions i el context circumdant perquè el robot pugui adaptar les interaccions en conseqüència. En aquesta tesi, he descrit el disseny, la implementació de les activitats de rehabilitació cognitiva assistides per robot i el reconeixement d'emocions en temps real a partir de senyals d'electro-dermal activity (EDA). El disseny d'intervencions assistides per robot presenta un marc coherent per produir efectes positius tant als usuaris com als cuidadors. La implementació del sistema confirma una major involucració entre els usuaris i una reducció significativa en la càrrega dels cuidadors. El desenvolupament dels algorismes de reconeixement d'emocions ha demostrat que és possible processar els senyals EDA en temps real amb un retard mínim per inferir l'estat emocional de les persones amb discapacitat intel.lectual (DI).


Los sistemas asistidos por robots para la rehabilitación cognitiva pueden aumentar el alcance de los posibles beneficios de las intervenciones psicológicas o psicosociales basadas en evidencia para las personas con una amplia gama de problemas de salud mental. Las investigaciones existentes sobre socially assistive robots (SAR) carecen de validación clínica y, por lo tanto, los médicos hallan poca motivación para su uso en las prácticas clínicas. Además, las interacciones existentes entre humanos y robots no tienen en cuenta el estado emocional y la involucración actuales del usuario. Las intervenciones de rehabilitación cognitiva para personas con problemas de salud mental exigen una compleja interacción entre robots y humanos, y la ubicuidad de dispositivos portátiles motiva el uso de sistemas de interacción con robots capaces de adquirir de forma autónoma información sobre el estado emocional, las intenciones y el contexto circundante del usuario para que el robot pueda adaptar las interacciones en consecuencia. En esta tesis, describí el diseño, la implementación de actividades de rehabilitación cognitiva asistidas por robot y el reconocimiento de emociones en tiempo real a partir de señales electro-dermal activity (EDA). El diseño de intervenciones asistidas por robot presenta un marco coherente para producir efectos positivos tanto en los usuarios como en los cuidadores. La implementación del sistema confirma una mayor involucración entre los usuarios y una reducción significativa en la carga de los cuidadores. El desarrollo de los algoritmos de reconocimiento de emociones ha demostrado que es posible procesar las señales EDA en tiempo real con un retraso mínimo para inferir el estado emocional de las personas con discapacidad intelectual (DI).


Robot-assisted systems for cognitive rehabilitation can increase the reach of potential benefits of evidence-based psychological or psychosocial interventions to the individuals with a wide range of mental health concerns. Existing researches in socially assistive robots (SAR) lack clinical validation and hence, medical practitioners have little motivation for their use in clinical practices. Besides, existing human-robot interactions are inattentive to the user’s current emotional state and engagement. Cognitive rehabilitation interventions for individuals with mental health concerns demand complex human robot interaction, and ubiquity of wearable devices motivates for robot interaction systems which can autonomously acquire information about the user’s emotional state, intentions and surrounding context so the robot can adapt its interactions accordingly. In this thesis, I have described the design, implementation of robot-assisted cognitive rehabilitation activities and real-time emotion recognition from electro-dermal activity (EDA) signals. Design of robot-assisted interventions presents a coherent framework to produce positive effects on both the users and the caregivers. The implementation of the system confirms an increased engagement among users and a significant reduction in caregivers burden. The development of the emotion recognition algorithms has shown that it is possible to process the EDA signals in real time with minimal lag to infer the emotional state of individuals with intellectual disability (ID).

Keywords

Robòtica assistencial social; Reconeixement emocional; Teràpia d'estimulació; Robótica de asistencia social; Reconocimiento de emoción; Terapia de estimulación; Socially Assistive Robotics; Emotion Recognition; Stimulation Therapy

Subjects

004 - Computer science and technology. Computing. Data processing; 51 - Mathematics; 616.89 - Psychiatry. Pathological psychiatry. Psychopathology; 62 - Engineering. Technology in general

Knowledge Area

Enginyeria i arquitectura

Documents

TESI.pdf

19.18Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)