Een Meta-Analyse naar het Effect van Robots op de Sociale –en Communicatieve Vaardigheden van Kinderen met Autismespectrumstoornis.
Masterscriptie Orthopedagogiek | Pedagogische en Onderwijskundige Wetenschappen | Universiteit van Amsterdam | A. (Aryana) Shalizi 10739955 | Begeleider: Dr. C. (Cristina) Colonnesi | Tweede
Abstract
A recent development in the intervention of children with Autism Spectrum Disorders (ASD), mainly in the area of robotics, is the use of robots. Two meta-analyses examined the effect of robots on the social –and communicative skills of children with ASD. The first meta-analysis compared the social –and communicative skills of children with ASD with a robot and without a robot (e.g.
human). Thirteen studies, including 135 children with ASD were included. The second meta-analysis examined the effect of robots between children with ASD and children with ASD and without ASD (control group). Nine studies, including 208 children were included. The results of the first meta-analysis show an overall effect size of d = .37. The results of the second meta-meta-analysis show an overall effect sizes of d = .18. In both meta-analysis the effect size proved to be homogeneous, which means that the effects cannot be attributed to the moderators. Therefore only a qualitative evaluation of the effect sizes was conducted. The strongest moderators for the first meta-analysis were:
America, condition robot and toy, animal like robots, the robots Aibo en Robonova, communicative skills and the observation-instrument. The strongest moderators for the second meta-analysis were: America, animal like robots, the robot Nao, social skills and the observation-instrument. It is concluded that children with ADS can benefit from robots in learning social –and communicative skills.
Keywords: Autism, Robots, Children, Meta-analysis, Social Skills, Communicatieve Skills
Samenvatting
Een recente ontwikkeling in de begeleiding van kinderen met ASS, mede door de snelle vooruitgang op het gebied van robotica, is de inzet van robots. Twee meta-analyses zijn uitgevoerd om het effect van robots op de sociale –en communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS te onderzoeken. In de eerste meta-analyse is het effect van de robot op de sociale –en communicatieve vaardigheden binnen dezelfde groep kinderen met en zonder robot onderzocht. In totaal zijn gegevens van dertien studies en 135 kinderen met ASS gerapporteerd. In de tweede meta-analyse is het effect van de robot op de sociale –en communicatieve vaardigheden tussen kinderen met ASS en kinderen met ASS en zonder ASS (controlegroep) vergeleken. In de eerste meta-analyse is een effect size gevonden van d = .37. In de tweede meta-analyse is een effect size gevonden van d = .18. In beide meta-analyses bleek de effect size homogeen. De verschillen tussen studies in effect sizes konden dus niet verklaard worden door moderatoren. Om deze reden is enkel een kwalitatieve beschrijving van de effecten weergegeven. In de eerste meta-analyse waren de moderatoren met een groot effect: Amerika, conditie robot en speelgoed, animale like robot, de robots Aibo en Robonova, communicatieve
vaardigheden en het observatie-instrument. In de tweede meta-analyse waren de moderatoren met een groot effect: Amerika, animal like robot, de robot Nao, sociale vaardigheden en observatie-instrument. Er wordt geconcludeerd dat robots kinderen met ASS kunnen helpen in het leren van sociale –en communicatieve vaardigheden.
Inhoudsopgave
Abstract ... 2
Inleiding ... 5
Autismespectrumstoornis ... 5
Best Onderzochte Interventies ... 6
Ontwikkelingen in het Onderzoeksveld ... 6
Fysieke Verschijning van Robots ... 8
Effecten Robots ... 8 Huidig Onderzoek ... 9 Methode ... 10 Zoekstrategieën ... 10 Inclusie- en Exclusiecriteria ... 10 Coderen ... 11
Effect Sizes en Statistische Analyses ... 13
Resultaten ... 13
Effect van de Robot binnen dezelfde Groep van Kinderen met ASS. ... 16
Het Verschil tussen Kinderen met ASS en Kinderen in de Controlegroep ... 17
Discussie ... 20 Within-subject Studies ... 21 Between-subject Studies ... 23 Beperkingen ... 25 Klinische Implicaties ... 25 Conclusie ... 25 Referenties ... 26
Een Meta-Analyse naar het Effect van Robots op de Sociale –en Communicatieve Vaardigheden van Kinderen met Autismespectrumstoornis.
Autismespectrumstoornis (ASS) is een neurologische ontwikkelingsstoornis (American Psychiatric Association, 2013). ASS kenmerkt zich door tekortkomingen op twee kerngebieden: sociale communicatieve en interactie en beperkt en repetitief gedrag (American Psychiatric
Association, 2013). Kinderen met ASS hebben baat bij een vroege interventie die is gericht op hun specifieke behoeften (Huijnen, Lexis, Jansens, & De Witte, 2016). Een recente ontwikkeling in de begeleiding van kinderen met ASS, mede door de snelle vooruitgang op het gebied van robotica, is de inzet van robots (Pennisi et al., 2016). Deze vooruitgang heeft de robot in staat gesteld om een verscheidenheid aan mensachtige functies te vervullen en om als hulpmiddel te dienen in de begeleiding van kinderen met ASS (Diehl, Schmitt, Villiano, & Crowell, 2012). Robots kunnen kinderen met ASS helpen bij het verbeteren van zelf-geïnitieerde interacties en oogcontact, emotie herkenning, joint attention, triadische interacties, imitatie en turntaking activiteiten (Cabibihan, Javed, Ang, & Aljunied, 2013; Ricks & Colton, 2010).
Autismespectrumstoornis
ASS manifesteert zich op jonge leeftijd en heeft invloed op alle levensdomeinen van het kind (Pennisi et al., 2016). De term spectrum wordt gehanteerd, omdat ASS op diverse manieren tot uiting kan komen. Persisterende deficiënties in sociale communicatie en interactie releveren zich in sociaal-emotionele wederkerigheid, non-verbaal communicatieve gedragingen en het ontwikkelen,
onderhouden en begrijpen van relaties. Beperkt en repetitief gedrag uit zich in stereotiepe motorische bewegingen, gebruik van voorwerpen of spraak, volhardend vasthouden aan hetzelfde, inflexibel gehecht aan geritualiseerde patronen en routines, en zeer gefixeerde en beperkte interesse die
uitzonderlijk intens zijn (American Psychiatric Association, 2013). ASS komt bij ongeveer 0.6% van de totale populatie voor (Fombonne, 2005). Jongens hebben 2.8 keer meer kans op ASS ten opzichte van meisjes (Spek, 2014). Onderzoek wijst uit dat ASS voor 60 procent verklaard wordt door
genetische factoren en voor 40 procent door omgevingsfactoren (Rosenberg et al., 2009). Op preventief niveau heeft voorlichting meerwaarde, in het bijzonder aan mensen die familiair belast zijn met ASS (Spek, 2014). ASS is niet te behandelen wegens het pervasieve karakter van deze stoornis. Het verlenen van hulp en begeleiding kan echter wel de nadelige gevolgen van ASS verminderen, de ontwikkeling van het kind stimuleren, de comorbiditeit
aanpakken en de last voor de leefomgeving verlichten (Van Rooijen & Rietveld, 2012). Door vroeg te beginnen met het aanbieden van sociale en communicatieve vaardigheden kan de kwaliteit van het
leven van kinderen met ASS aanzienlijk verbeteren (Van Rooijen & Rietveld, 2012). Begeleiding voor kinderen met ASS is voornamelijk gericht op het verbeteren van sociale en communicatieve vaardigheden (Scassellati et al., 2012). Tot op heden bestaat er nog geen evidence-based behandeling voor kinderen met ASS (Gezondheidsraad, 2009; Maglione, Gans, Das, Timbie, & Kasari, 2012). De heterogeniteit binnen ASS compliceert het realiseren van een evidence-based behandeling (Pennisi et al., 2016).
Best Onderzochte Interventies
Hoewel er nog geen evidence-based behandeling bestaat voor kinderen met ASS,
onderscheidt de Amercian Academy of Child and Adolescent Psychiatry drie soorten interventies die positieve effecten laten zien: educatieve programma’s, sociaal-communicatieve programma’s en intensieve gedragstherapie. Educatieve programma’s voor kinderen met ASS bestaan over het algemeen uit gestructureerde, geïndividualiseerde interventies. Centraal staan de doelen: schoolse vaardigheden en sociale, gedragsmatige en motorische vaardigheden en het verbeteren van verbale – en non-verbale communicatie vaardigheden (Volkmar et al., 2014). In de sociaal-communicatieve programma’s worden kinderen met ASS gestimuleerd om hun sociale en communicatieve
vaardigheden uit te breiden. Middels het verbeteren van gedeelde aandacht, inzet van ondersteunende communicatiemiddelen en het vergroten van de Theory of Mind wordt aan deze vaardigheden
gewerkt (Van Rooijen & Rietveld, 2012). In de intensieve gedragstherapie wordt gebruik gemaakt van toegepaste gedragsanalyse. Dit is een zeer intensieve interventie, bestaande uit individuele sessies. Het doel is om gewenst gedrag bij kinderen met ASS te stimuleren door middel van positieve bekrachtiging (Van Rooijen & Rietveld, 2012). Kinderen met ASS zijn intrinsiek meer
geïnteresseerd in een behandeling die elektronische of robotische componenten bevat dan een behandeling enkel aangeboden door een therapeut (Robins, Dautenhahn, & Dubowski, 2006). Daarnaast kan de therapeut een robot inzetten als hulpmiddel om makkelijker contact te maken met deze kinderen en daarmee de interventie optimaliseren (Pennisi, et al., 2016).
Ontwikkelingen in het Onderzoeksveld
In 1976 werd voor het eerst een LOGO-schildpad toepast als hulpmiddel in de begeleiding van een 7-jarige jongen met ASS (Duquette, Michaud, & Mercier 2008). Een LOGO-schildpad is een bestuurbare robot die beweegt volgens een set LOGO-instructies. Middels instructies zoals ‘vooruit, achteruit, links en rechts’ kan de LOGO-schildpad bestuurd worden. Het kind kon bijvoorbeeld ‘50 vooruit’ typen om de LOGO-schildpad 50 schildpadstappen naar voren te laten bewegen of ‘rechts 90’ om de LOGO-schildpad 90 graden te laten draaien (Resnick, 1993). Het doel
was om de communicatievaardigheden van deze jongen met ASS te verbeteren, waarbij positieve effecten werden gerapporteerd (Duquette et al., 2008). Ruim 10 jaar later is het AuRoRa
(Autonomous Robotic platform as a Remedial tool for children with Autism) –project ontwikkeld (Dautenhahn, 1999). Het doel van dit project is om kinderen met ASS te helpen om hun sociale –en communicatieve vaardigheden uit te breiden (Dautenhahn & Billard, 2002).
De eerste experimenten binnen het AuRoRa-project werden uitgevoerd met Labo-1, een robot met een rechthoekig lichaam en vier wielen. Deze robot was gebaseerd op de waarneming dat
kinderen met ASS behoefte hebben aan stabiele, voorspelbare omgeving en moeite hebben met het interpreteren van sociale signalen en gezichtsuitdrukkingen. Uit de experimenten bleek dat kinderen met ASS positieve sociale gedragingen lieten zien in de interactie met de robot (Dautenhahn, 2000; Dautenhahn & Werry, 2002). Nadien volgden er meerdere studies naar de inzet van robots in de begeleiding van kinderen met ASS. Eén van de onderzoeken betrof de communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS (Kim et al., 2013). In totaal waren er 24 kinderen met ASS in de leeftijd van 4 - 12 jaar. Alle kinderen namen op willekeurige basis deel aan drie interactie condities: 1) robot conditie 2) mensconditie en 3) touchscreen computerspel conditie. De robot conditie was een dinosaurusrobot, genaamd ‘Pleo’. In de mensconditie was de interactiepartner een mens. Uit de resultaten van het onderzoek bleek dat de kinderen met ASS meer praatten wanneer de
interactiepartner een robot was dan wanneer de interactiepartner een mens of een touchscreen computerspel was (Kim et al., 2013).
In een recenter onderzoek zijn de sociale vaardigheden van kinderen met ASS onderzocht (Costescu & Vanderborght, 2015). De steekproef bestond uit 81 kinderen, waarvan 41 kinderen met ASS en 40 normaal ontwikkelde kinderen. Alle kinderen werden blootgesteld aan twee condities: 1) robot conditie en 2) mens conditie. In de robot conditie werd de non-humanoid robot ‘Keepon’ ingezet. Uit de resultaten van het onderzoek bleek dat de robot in vergelijking met een mens, een beter rolmodel was in het uitlokken van sociaal gedrag bij kinderen met ASS (Costescu &
Vanderborght, 2015). In een recente systematische review is getracht om de vraag te beantwoorden: ‘Kunnen robots als hulpmiddel dienen in de begeleiding van kinderen met ASS?’ (Pennisi et al., 2016). De 28 geïncludeerde onderzoeken in deze systematische review waren heterogeen wat betreft de steekproefomvang, de leeftijd, het geslacht en de intelligentie van participanten en de gebruikte robots. Om de onderzoeksvraag te beantwoorden zijn de onderzoeken geanalyseerd op: sociaal gedrag, imitatie, taal, repetitieve en stereotiepe gedragingen en/of gedeelde aandacht (Pennisi et al., 2016).
Uit de resultaten van deze systematische review kwam naar voren dat kinderen met ASS sociaal gedrag vertonen richting robots. Eveneens bleek dat kinderen met ASS tijdens de
imitatietaken goed konden presteren wanneer een robot werd ingezet. Kinderen met ASS konden in vergelijking met normaal ontwikkelde kinderen zelfs beter presteren in imitatietaken wanneer een robot werd ingezet (Pennisi et al., 2016). Daarnaast bleek dat een robot meer helpend was om de taal van kinderen met ASS te stimuleren dan een mens of een ander object. Ook vertoonden kinderen met ASS verminderde repetitieve en stereotiepe bewegingen tijdens de interactie met een robot dan in de interactie met een mens (Pennisi et al., 2016). Daarentegen vertoonden kinderen met ASS geen verbetering in de gedeelde aandachtstaken wanneer een robot werd ingezet. In het algemeen kan gesteld worden dat robots positieve bijdragen leveren in de begeleiding van kinderen met ASS (Pennisi et al., 2016).
Fysieke Verschijning van Robots
Er is veel aandacht besteed aan de fysieke verschijning van robots in de begeleiding van kinderen met ASS (Ricks & Colton, 2010). Vooralsnog is er geen duidelijke consensus over hoe een robot eruit zou moeten zien (Ricks & Colton, 2010; Scassellati et al., 2012). Er bestaan drie soorten robots: humanoid robots, non-humanoid robots en dierlijke robots (Ricks & Colton, 2010). Elk van deze drie robots heeft zijn voor –en nadelen in het werken met kinderen met ASS. Humanoid robots hebben de uiterlijke verschijning van een mens. Ze zijn voorspelbaar en in staat dezelfde
handelingen te blijven herhalen. Eveneens zorgen deze robots voor een betere generalisatie van vaardigheden. Een nadeel van deze robots is dat ze minder aantrekkelijk zijn voor kinderen met ASS (Ricks & Colton, 2010). De non-humanoid robots hebben geen overeenkomsten met een levend object en zien er eenvoudig uit. Ze maximaliseren de betrokkenheid van kinderen met ASS, maar beschikken niet over de mogelijkheid om menselijke interacties te imiteren (Ricks & Colton, 2010). Animal like robots hebben het uiterlijk van dieren. Ze zijn makkelijk te begrijpen en minder
bedreigend voor kinderen met ASS. Een nadeel van deze robots is dat ze geen expressieve gelaatstrekken kunnen nabootsen (Ricks & Colton, 2010; Scassellati et al., 2012).
Effecten Robots
Kinderen met ASS worden middels een robot gestimuleerd om zelf interacties te initiëren. Robots kunnen een handeling uitvoeren nadat een kind een geluid heeft gemaakt of op een knop heeft gedrukt (Cabibihan et al., 2013). Eveneens is een robot in vergelijking met een mens eenvoudiger, waardoor kinderen met ASS meer oogcontact maken tijdens de interactie met een robot. Daarnaast kan een robot kinderen met ASS helpen om middels oogcontact emoties bij anderen te herkennen. Een robot is namelijk in staat om alsmaar dezelfde emoties te vertonen (Ricks & Colton, 2010). Tijdens de joint attention wordt een robot gebruikt om kinderen met ASS bewust te
maken van hun omgeving en om hen te helpen begrijpen dat anderen bewust zijn van hen. Daarnaast kan de aanwezigheid van een robot een triadische interactie opwekken. Zo kan een kind met ASS naar de therapeut kijken om zijn enthousiasme te delen over een robot (Cabibihan et al., 2013). Ook kunnen kinderen met ASS middels een robot spelenderwijs leren om dingen te delen en op hun beurt te wachten. Tot slot kan een robot via imitatiespel deze kinderen vaardigheden aanleren (Cabibihan et al., 2013).
Huidig Onderzoek
Onderzoek naar het gebruik van robots als hulpmiddel in de begeleiding van kinderen met ASS is nog steeds gering en inconsistent (Pennisi et al., 2016). Het merendeel van de onderzoeken zijn gebaseerd op anekdotisch bewijs en de vaardigheden in de klinische setting zijn moeilijk te generaliseren naar ‘kind in context’ (Ricks & Colton, 2010). Tevens is het merendeel van de
artikelen gepubliceerd in tijdschriften die zich richten op robotica in plaats van klinisch gefocuste of prominente ASS-tijdschriften. Derhalve is het van meerwaarde om meer onderzoek te verrichten naar de klinische toepassing van robots dan naar robots zelf (Diehl et al., 2012).
Tot op heden zijn er geen meta-analyses uitgevoerd naar het effect van robots op de sociale – en communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS. Het doel van dit onderzoek is om door middel van een meta-analyse een overzicht te geven van de reeds beschikbare wetenschappelijke kennis betreffende dit onderwerp. De hoofdvraag luidt als volgt: ‘Wat is het effect van robots op de sociale –en communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS?’ Tevens wordt getracht om te onderzoeken welke moderatoren de relatie tussen robots en ASS beïnvloeden. Moderatoren zoals de publicatiekenmerken (de auteur, het jaar van publicatiejaar en de impactfactor),
steekproefbeschrijving (het land van de verzamelde gegevens, percentage jongens, gemiddelde leeftijd, intelligentie, ASS groep – en controlegroep en het type controlegroep), eigenschappen van de robot (soort robot, de naam van de robot en het doel van de robot) en informatie over de
onderzoeksmethode (het studiedesign, het type onderzoek en het instrumenteffect) kunnen invloed hebben op de onderzoeksresultaten.
Onderzoek tot nu toe heeft aangetoond dat het klinisch gebruik van robots een veelbelovende ontwikkeling is (Cabibihan et al., 2013; Kim et al., 2013; Scassellati et al., 2012). Kinderen met ASS vertonen een sterke voorkeur voor robots vanwege hun voorspelbaarheid, controleerbaarheid,
consistentie in gedrag en fysieke verschijning (Cabibihan et al., 2013; Kim et al., 2013; Scassellati et al., 2012). Eveneens kunnen robots diverse rollen vervullen zoals interactiepartner, tutor of mediator (Coeckelbergh et al., 2016; Pop, Pintea, Vanderborght, & David, 2014). Gebaseerd op deze eerdere
onderzoeksresultaten wordt verwacht dat robots een positief effect hebben op de sociale –en communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS.
Methode Zoekstrategieën
Voor deze meta-analyse zijn de elektronische databases Google Scholar, PsycINFO en ERIC onderzocht. In deze databases is gezocht naar artikelen die in de afgelopen 30 jaar zijn gepubliceerd. In de periode april 2018 tot mei 2018 is onderzocht naar relevante artikelen. Alle artikelen zijn aanvankelijk gescreend. De volgende combinaties van sleutelwoorden zijn gebruikt: autism spectrum disorder, robot, robotics, humanoid, non humanoid, children en autism therapy. Indien een relevante systematische review werd gevonden, werd de literatuurlijst bestudeerd op relevante studies.
De eerste selectie van artikelen is op basis van de titel, het abstract en de trefwoorden uitgevoerd. Middels de vooraf opgestelde inclusie- en exclusiecriteria leverde deze selectiestrategie 52 resultaten op. Vervolgens zijn de artikelen nauwkeuriger bestudeerd om te toetsen of ze voldeden aan de inclusie- en exclusiecriteria. In totaal zijn er 35 artikelen geëxcludeerd. Van 22 artikelen waren de onderzoeksresultaten kwalitatief van aard of was het niet mogelijk om middels de gegeven onderzoeksresultaten een effect size te berekenen. Daarnaast waren zeven artikelen theoretisch van aard, vijf artikelen die niet voldeden aan de inclusiecriteria en tot één artikel was er geen toegang. Uiteindelijk voldeden 17 artikelen aan de inclusiecriteria.
Inclusie- en Exclusiecriteria
Voor deze meta-analyse werden een aantal criteria samengesteld om studies te selecteren. Ten eerste moesten studies gericht zijn op kinderen met de diagnose ASS. Ten tweede moesten studies de werkzaamheid en/of efficiëntie van één of meerdere robots hebben getest. Ten derde moesten de robots die in de studies werden gebruikt, ingedeeld kunnen worden in humanoid, non-humaniod en animal like (Pennisi et al., 2016). Tot slot moesten onderzoeksresultaten op een kwantitatieve wijze zijn weergeven, zodat een effect size berekend kon worden (Lipsey & Wilson, 2001). Studies waarvan de onderzoeksresultaten niet omgerekend konden worden tot de Cohen’s d zijn geëxcludeerd. Daarnaast werden studies geëxcludeerd die slechts één onderdeel van een robot (bijvoorbeeld de arm) gebruikten tijdens het onderzoek. Wanneer één auteur meerdere artikelen had gepubliceerd, werden de gegevens over de participanten nauwkeurig gecheckt. Dit om uit te sluiten dat dezelfde participanten aan meerdere onderzoeken deelnamen. Voor aanvullende informatie over de gegevens van de participanten werd contact opgenomen met de desbetreffende auteur.
Coderen
De onderzoeken zijn gecodeerd middels een codeerschema (zie Bijlage 1). Een tweede onderzoeker heeft n = 10 studies gecodeerd. De interbeoordelaarsbetrouwbaarheid tussen de twee observatoren was tussen ICC = .86. Het codeerschema is opgesteld om relevante informatie uit de onderzoeken te extraheren. De revelante informatie is geclusterd in:
1. Algemene informatie over het onderzoek. Hierin zijn de publicatiekenmerken van een artikel opgenomen zoals de auteur, het publicatiejaar en de impactfactor.
2. Steekproefbeschrijving: beschrijft de belangrijkste eigenschappen van de steekproef zoals het land van de verzamelde gegevens, de grootte, percentage jongens, gemiddelde leeftijd, intelligentie, ASS groep – en controlegroep en het type controlegroep.
3. Eigenschappen van een robot: geeft een overzicht van het soort robot, de naam van de robot en het doel van de robot. Het effect van de robot is onderverdeeld in communicatie en/of sociale interacties. Onder de term communicatie valt praten en toepassen van gebaren. Met sociale interactie wordt sociale routine (groeten, afscheid nemen en jezelf voorstellen), samenwerken, gedeelde aandacht, hulp vragen, emoties herkennen en een nieuwe vaardigheid leren bedoeld. Tabel 1 geeft een overzicht van de robots.
4. Informatie over de onderzoeksmethode: bestaat uit het studiedesign, het type onderzoek en het instrumenteffect
TABEL 1
Overzicht van geïdentificeerde robots in de studies met kinderen ASS Soort robot Naam robot Foto beschrijving
Humanoid NAO Nao is een plastic robot van 58 centimeter lang. Hij is uitgerust met camera’s, sensoren, luidsprekers en microfoons. Nao heeft een eenvoudig gezicht om overstimulatie of verwarring bij kinderen te voorkomen (Huskens, Verschuur, Gillesen, Didden, & Barakova, 2013).
Animal like Pleo Pleo is een dinosaurus van ongeveer 21 centimeter lang, 6 centimeter breed en 8 centimeter hoog. Hij is voorzien van een camerasysteem, microfoons en
bewegingssensoren. Pleo is ontworpen om emoties uit te drukken en geluiden te maken als reactie op de aanraking, zoals liefkozingen of het geven van voedsel door kinderen (Kim et al., 2013; Peca, Simut, Pintea, Costescu, & Vanderborght, 2014).
TABEL 1 Vervolgd Soort robot Naam robot Foto beschrijving
Animal like Probo Probo is een 58 centimeter lang en ziet eruit als een groene olifantachtige robot met een zachte uitstraling. Hij heeft 20 motoren, een touchscreen, camera en sensoren. De robot is bestuurbaar en kan verschillende
gezichtsuitdrukkingen vertonen. De robot kan praten door middel van een vooraf opgenomen neutrale mannenstem. (Peca et al., 2014; Pop et al, 2013).
Non-humanoid Keepon Keepon is een gele, kleine robot van 12 centimeter lang. Hij heeft vier motoren verdeeld over het lichaam, een rubberen huid, twee camera’s in de ogen en een microfoon op de neus. Ook heeft hij twee modi: dansmodus en aanraakmodus (Peca et al., 2014). Animal like Tito Tito is 60 centimeter lang, gemaakt van zacht materiaal.
Hij heeft bewegingssensoren en kan met zijn mond glimlachen. Tito kan praten middels vooraf opgenomen berichten. Tot slot heeft hij een kleine microfooncamera en kan hij bediend worden met een draadloze
afstandsbediening (Duequette et al., 2008; Michaud et al., 2007).
Humanoid Robonova Robonova is 30 centimeter lang en heeft veel bewegingsmogelijkheden. Hij kan lopen, draaien en eenvoudige handelingen uitvoeren. Oefeningen zoals de koprol vooruit of achteruit en de radslag zijn geen probleem voor Robonova
(http://www.robots.nu/robonova/).
Animal like Aibo Aibo is een autonome robothond met een metalen vorm. Hij heeft vijf tactiele sensoren (hoofd, kin en achterkant), hierdoor kan hij reageren op zijn omgeving. Aibo herkent spraakopdrachten en initieert ook interacties met mensen, zoals het aanbieden van zijn poot (Francois, Powell, & Dautenhahn, 2009; Stanton, Kahn, Severson, Ruckert, & Gill, 2008).
Humanoid Isobot Isobot is een 18 cm lange robot. Hij kan lopen, luchtgitaar spelen, dansen en 200 andere bewegingen uitvoeren. Isobot kan worden bediend via een afstandsbediening of via eenvoudige spraakopdrachten
Effect Sizes en Statistische Analyses
Twee meta-analyses zijn uitgevoerd om het effect van robots op de sociale –en
communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS te toetsen: (1) het verschil binnen dezelfde groep kinderen met ASS met en zonder robot, en (2) het verschil tussen een groep kinderen met ASS en kinderen in de controlegroep. Voor het interpreteren van de gevonden effect sizes zijn de
algemeen geaccepteerde vuistregels van Cohen (1988) toegepast. Een effect size rond d = .10 is klein, een effect size rond d = .25 wordt beschouwd als middelgroot en een effect size rond d = .40 als groot.
De studies rapporteerden diverse statistische analyses met tot gevolg verschillende
uitkomstmaten. Voor het verschil binnen dezelfde groep kinderen met ASS in twee condities (met en zonder robot) werd de Cohen’s d op twee manieren berekend: (1) het gemiddelde van de conditie met robot werd afgetrokken van de gemiddelde van de conditie zonder robot, waarna het resultaat werd gedeeld door de standaardafwijking van de conditie zonder robot, (2) eerst werd de
phi-coëfficiënt berekend door de Z-waarde te delen door wortel N (Pop et al., 2013) en vervolgens werd de r omgezet in d. Voor het verschil tussen een groep kinderen met ASS en kinderen in de
controlegroep, werd de Cohen’s d berekend op basis van gemiddelden en standaardafwijkingen; chi-square; percentages; en t- of p-waarden. Het merendeel van de studies had een kleine
steekproefomvang, waardoor een lichte opwaartse vertekening van de effect sizes werden gecorrigeerd (Lipsey & Wilson, 2001). Voor beide meta-analyses is een algehele effect size
berekend. Vervolgens werden de SPSS-macro’s van Lipsey en Wilson (2001) gebruikt om de effect sizes voor de relatie tussen ASS en robots te analyseren. Homogeniteitsanalyses werden uitgevoerd met behulp van de Q-statistieken, waarbij een significantieniveau van p <.05 werd aangehouden. Als de resultaten uit de analyses significant bleken, was er sprake van heterogeniteit. In dat geval kon de variabiliteit tussen effect sizes tussen studies worden verklaard door moderatoren.
Resultaten
Twee meta-analyses zijn uitgevoerd om het effect van robots op de sociale –en communicatie vaardigheden van kinderen met ASS te toetsen. Hiervoor is zowel naar het verschil binnen dezelfde groep kinderen met ASS (within-subjects) als naar het verschil tussen een groep kinderen met ASS en kinderen in de controlegroep (between-subjects) gekeken. Acht studies hebben een within-subject design; vier studies een subject design en vijf studies hebben een within –en between-subject design. De studies met een within –en between-between-subjects design zijn in beide meta-analyses geïncludeerd. Een overzicht van alle resultaten van de studies is weergegeven in Tabel 2.
TABEL 2
Overzicht van geïncludeerde studies in de Meta-analyse: Steekproef eigenschappen en effect sizes
Studies Land Studiedesign N
totaal Percentage jongens Gemiddelde leeftijd N ASS groep Percentage jongens interventie groep Gemiddelde leeftijd ASS groep Interactiepartner conditie ASS groep N
controlegroep Percentage jongens controlegroep
Gemiddelde leeftijd controlegroep
Type
controlegroep Interactiepartner conditie controlegroep
Naam robot Type
robot Effect robot Type meting Effect sizes
1.Kim, Berkovits, Bernier, Leyzberg, Shic, Paul, & Scassellati. (2013)
US W 24 87,50 9,40 24 87,50 9,40 R & M Pleo Animal
like C Video observatie W: 0.39
2.Duquette, Michaud, & Mercier. (2008)
CA B 4 75,00 5,10 2 5,25 R 2 4,75 ASS P Tito humanoid SV Video
observatie B: .04 3.Stanton, Kahn,
Severson, Ruckert, & Gill. (2008)
US W 11 90,90 11 90,90 R & M Aibo Animal
like C Video observatie W: .94 4.Tapus, Peca,
Aly, Pop, Jisa, Pintea, Rusu, & David. (2012)
EU W 3 100 4,40 3 100 4,40 R & M Nao Humanoid SV Kinect
sensor W: .00 5.Huskens, Verschuur, Gillesen, Didden, & Barakova. (2013)
EU W & B 6 100 10,90 3 100 10,90 R & M 3 100 10,90 ASS R & M Nao Humanoid SV Video
observatie W: .00 B: .00
6.Bekele, Crittendon, Swanson, Sarkar, & Warren. (2014)
US W 12 70,00 4,55 6 80,00 4,70 R & M 6 60,00 4,40 NO R & M Nao Humanoid SV Hoofd
tracker systeem W: -.11 7.Anzalone, Tilmont, Boucenna, Xavier, Jouen, Bodeau, Maharatna, Chetouani, & Cohen. (2014)
EU W & B 30 67,00 8,66 16 72,00 9,25 R & M 14 60,00 8,06 NO R & M Nao Humanoid SV Kinect
sensor W: -1.85 B: -1.95 8. Wainer, Dautenhahn, Robins, & Amirabdollahian. (2010)
EU W 6 83,33 6,50 6 83,33 6,50 R & M KASPAR Humanoid SV Video
observatie W: -1.09 9. Kim, Paul, Shic, & Scassellati. (2012) EU B 29 72,00 11,30 18 83,33 10,90 R 11 54,54 11,70 NO R Pleo Animal
TABEL 2 Vervolgd
Studies Land Studiedesign N
totaal Percentage jongens Gemiddelde leeftijd N ASS groep Percentage jongens interventie groep Gemiddelde leeftijd ASS groep Interactiepartner conditie ASS groep N
controlegroep Percentage jongens controlegroep
Gemiddelde leeftijd controlegroep
Type
controlegroep Interactiepartner conditie controlegroep
Naam robot Type
robot Effect robot Type meting Effect sizes 10. Pop, Simut, Pintea, Saldien, Rusu, Vanderfaeillie, David, Lefeber, & Vanderborght. (2013)
EU B 14 6,5 7 6,50 R 7 6,50 ASS P Probo Animal
like SV Video observatie B: 1.52
11. Srinivasan, Lynch, & Bubela. (2013)
EU B 16 93,75 6,4 1 100 7 R 15 60 5,80 NO R Isobot Humanoid SV Video
observatie B: 1.89 12. Warren, Zheng, Das, Young, Swanson, Weitlauf, & Sarkar. (2014)
US W & B 16 3,72 8 3,83 R & M 8 3,61 NO R & M Nao Humanoid SV Kinect
sensor W: 0.44 B: -.35 13.Warren, Zheng, Swanson, Bekele, Zhang, Crittendon, Weitlauf, & Sarkar. (2013)
US W 6 3,46 6 3,46 R Nao Humanoid SV Eye
tracker W: 0.39
14. Pop, Simut, Pintea, Saldien, Rusu, & David. (2013)
EU W 3 100 5,83 3 100 5,83 R Probo Animal
like SV Video observatie W: 0.00 15.Costescu,
Vanderborght, & David. (2015)
EU W & B 81 5,50 41 8,40 R & M 40 5,40 NO R & M Keepon
Non-humanoid SV Video observatie W: -.41 B: 0.29 16.Pop, Petrule,
Pintea, Peca, Simut, Vanderborght, & David. (2014)
EU W 2 50,00 5,50 2 50,00 5,50 R & M Robonova Humanoid SV Video
observatie W: 4.03 17.Bekele, Lahiri, Swanson, Crittendon, Warren, & Sarkar. (2013)
VS W & B 12 75,00 4,48 6 83,33 4,7 R & M 6 66,66 4,26 NO R & M Nao Humanoid SV Hoofd
tracker systeem
W: 0.91 B: -.56
Note: Voor land: VS = Amerika; EU = Europa; Ca = Canada. Voor studie-design: W = within-subject; B = between-subject; W & B = within –en between-subject. Voor interactiepartner conditie ASS groep: R = robot; M = mens. Voor type controlegroep: ASS = autismespectrumstoornis; NO = normaal ontwikkeld. Voor interactiepartner conditie controlegroep: M = mens; R = robot; R & M = robot en mens. Voor effect robot: C = communicatie; SV = sociale vaardigheden. Voor effect sizes: W = within; B = between.
Effect van de Robot binnen dezelfde Groep van Kinderen met ASS
In deze meta-analyse is het effect van de robot op de sociale –en communicatieve vaardigheden binnen dezelfde groep kinderen met en zonder robot onderzocht. In totaal zijn gegevens van dertien studies en 135 kinderen met ASS gerapporteerd. Deze studies hebben een gemiddelde impact factor van 2.77 (SD = 1.06; range = 2.85). Van de 135 kinderen met ASS bestaat gemiddeld 83.37 % (SD = 16.22; range = 50) uit jongens, met een gemiddelde leeftijd van 6.12 (SD = 2.27; range = 7.44). Er is een positief middelgroot tot groot effect size gevonden van d = .37, z = .17, p > .001, 95% CI -0.52 < r < 0.62. Dit wijst erop dat er een middelgroot tot groot effect is van de robot in de sociale –en communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS. De effect sizes zijn homogeen Q(12) = 9.66, p = .646. De verschillen tussen studies in effect sizes kunnen dus niet verklaard worden door moderatoren. De studies verschillen dus weinig wat betreft
onderzoekskenmerken zoals uitkomstmaten, onderzoekspopulatie, duur van de behandeling en instrumentgebruik. Om deze reden is gezien de homogeniteit van de studies enkel een kwalitatieve beschrijving van de effecten gegeven.
Een overzicht van de studiekenmerken met de gemiddelde effect sizes is weergegeven in Tabel 3. Er zijn zes studies gepubliceerd in Amerika en zeven in Europa. Het effect is positief groot voor studies uit Amerika en positief klein voor de studies uit Europa. Dit betekent dat het effect van de robot groot is voor de studie in Amerika en klein voor de studies uit Europa. De meeste studies (11 van de 13) hebben kinderen met ASS in twee condities onderzocht: robot en mens. Voor deze studies is een positief klein tot middelgroot effect gevonden. Dit betekent dat het effect in de conditie met een robot groter was dan in de conditie met een mens. In de twee studies die een conditie met en zonder een robot hadden, is een positief klein tot middelgroot effect gevonden. Hieruit blijkt dat de conditie met de robot een groter effect heeft dan de conditie zonder een robot. In de studie waarbij zowel een conditie met een robot als een conditie met speelgoed is gebruikt, is een positief groot effect gevonden. Het effect van de robot is dus groter dan het effect van speelgoed.
In totaal hebben negen studies een humanoid robot gebruikt. Drie studies hebben een animal like robot gebruikt en één studie heeft een non-humanoid robot gebruikt. Het effect is positief middelgroot tot groot voor de humanoid robots, positief groot voor de animal like robots en negatief groot voor de non-humanoid robot. Hieruit blijkt dat het effect van de robot middelgroot tot groot is als een humanoid robot wordt ingezet, groot wanneer een animal like robot wordt ingezet en zelfs negatief groot als een non-humanoid robot wordt ingezet. De robots Pleo, Aibo en Robonova zijn alle drie één keer onderzocht in een studie en laten een positief groot effect zien. Omgekeerd laten de robots KASPAR en Keepon een negatief groot effect zien. Deze robots zijn allebei slechts één keer
in een studie onderzocht. De robot Probo is één keer toegepast in een studie en Nao zeven keer. Beide robots laten geen effect zien in de conditie met de robot. Het effect van de robot is dus groot als de robots Pleo, Aibo en Robonova werden gebruikt en negatief als de robots KASPAR en Keepon werden gebruikt. Er zijn geen effecten van de robot gevonden als de robots Probo en Nao werden ingezet.
Bijna alle studies (11) hadden als doel om de sociale vaardigheden van kinderen met ASS te verbeteren. In twee studies was het doel om de communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS te verbeteren. Dit levert een positief groot effect voor het verbeteren van de communicatieve
vaardigheden en een positief klein tot middelgroot effect voor het verbeteren van de sociale
vaardigheden van kinderen met ASS. Kortom het effect van de robot is groot voor het verbeteren van de communicatieve vaardigheden en klein tot middelgroot voor het verbeteren van de sociale
vaardigheden.
Informatie over de prestaties van kinderen met ASS is middels vier verschillende
instrumenten verzameld: observatie (7), kinect sensor (3), eye tracker systeem (1) en hoofd tracker systeem met infraroodcamera (2). Een positief groot effect is gevonden voor de instrumenten: observatie, eye tracker systeem en hoofd tracker systeem met infraroodcamera. Een negatief groot effect is gevonden voor het instrument kinect sensor. Dit betekent dat de instrumenten observatie, kinect sensor en eye tracker systeem een groot effect van de robot laten zien. Daarentegen geeft de kinect sensor onvoldoende het effect van de robot weer. Het merendeel van de studies (7) bestaat uit één groep, vier uit twee groepen en drie uit single case studies. Eén groep studies rapporteren geen effect, twee groepen studies een negatief klein tot middelgroot effect en single case studies een positief groot effect. Eén groep studies laten geen verschil zien in de conditie tussen de robot en een mens of zonder een robot. Twee groepen studies laten een negatief klein tot middelgroot effect zien in de conditie met de robot dan met een mens of zonder een robot. Single case studies laten echter wel een groot effect zien in de conditie met de robot.
Het Verschil tussen Kinderen met ASS en Kinderen in de Controlegroep
In deze meta-analyse is het effect van de robot op de sociale –en communicatieve vaardigheden tussen kinderen met ASS en kinderen in de contolegroep vergeleken In totaal zijn negen studies opgenomen met gegevens van 208 kinderen met en zonder ASS. Deze studies hebben een gemiddelde impact factor van 2.24 (SD = 1.12; range = 2.78). Van de 208 kinderen bestaat gemiddeld 80.46 % (SD = 13.20; range = 33) uit jongens, met een gemiddelde leeftijd van 6.95 (SD = 2.74; range = 7.58). Er is een positief klein tot middelgroot effect size gevonden d = .18, z = .41, p > .001, 95% CI -0.57 < r < 0.88. Hieruit blijkt dat het effect van de robot groter is voor kinderen met
ASS in vergelijking met kinderen in de controlegroep. De test voor homogeniteit laat zien dat de effect sizes homogeen zijn, Q(8) = 9.59, p = .295. De verschillen tussen studies in effect sizes kunnen dus niet verklaard worden door moderatoren. Zoals in de vorige meta-analyse verschillen de studies weinig in onderzoekskenmerken en zal daarom enkel een kwalitatieve beschrijving van de effecten worden weergeven.
TABEL 3
Kenmerken van studies voor het verschil binnen dezelfde groep kinderen met ASS
Hieruit blijkt dat het effect van de robot groter is voor kinderen met ASS in vergelijking met kinderen in de controlegroep. De test voor homogeniteit laat zien dat de effect sizes homogeen zijn, Q(8) = 9.59, p = .295. De verschillen tussen studies in effect sizes kunnen dus niet verklaard worden
Moderatoren variabelen N K D
Land VS
EU 14 11 6 7 .49 .10
Conditie ASS groep Robot Robot en mens Robot en speelgoed 5 12 11 2 10 1 .20 .23 .94 Soort robot Humanoid Non-humanoid Animal like 6 41 13 9 1 3 .30 -.41 .44 Naam robot Pleo Aibo Nao KASPAR Probo Keepon Robonova 24 11 7 6 3 41 2 1 1 7 1 1 1 1 .39 .94 -.03 -1.1 .00 -.41 4.03 Doel robot Communicatievaardigheden Sociale vaardigheden 18 9 2 11 .67 .21 Type instrument Observatie Kinect sensor Eye tracker systeem
Hoofd tracker system met infraroodcamera
13 9 6 12 7 3 1 2 .55 -.47 .39 .40 Type onderzoek Eén groep Single case Twee groepen 14 3 10 7 3 3 .04 1.34 -.16 Note: Voor land: VS = Amerika; CA = Canada; EU = Europa. Voor conditie ASS –en controlegroep: ASS = autismespectrumstoornis; NO = normaal ontwikkeld.
door moderatoren. Zoals in de vorige meta-analyse verschillen de studies weinig in
onderzoekskenmerken en zal daarom enkel een kwalitatieve beschrijving van de effecten worden weergeven.
Een overzicht van de studiekenmerken met de gemiddelde effect sizes is weergeven in Tabel 4. De meeste studies (6) zijn gepubliceerd in Europa, twee in Amerika en één in Canada. Voor de studies in Europa is het effect positief groot, voor Amerika negatief groot en voor Canada is er geen effect gevonden. Het effect in de conditie met de robot is dus groot voor studies die in Europa zijn gepubliceerd en negatief voor studies die in Amerika zijn gepubliceerd. Voor de studie in Canada is er geen effect van de robot gevonden. Animal like robots hebben een positief groot effect, de non-humanoid robot een positief middelgroot tot groot effect en non-humanoid robots hebben een negatief klein tot middelgroot effect. Kinderen met ASS laten een groot effect zien als Animal like robots worden ingezet, middelgroot tot groot als de non-humanoid robot wordt ingezet en negatief als humanoid robots worden ingezet. In de meeste studies (4) is de robot Nao gebruikt. Het effect van de robots: Pleo, Probo, Isobot, Tito en Keepon is slechts één keer onderzocht. Nao laat een negatief groot effect zien. Kinderen met ASS laten dus in de conditie met de robot een negatief effect zien in vergelijking met kinderen in de controlegroep. Pleo, Probo en Isobot laten een groot effect zien in de conditie met de robot dan kinderen in de controlegroep. Keepon laat in beide groepen geen effect zien.
Alle studies meten de sociale vaardigheden, waarbij een klein tot middelgroot effect is gevonden. Het merendeel van de studies (6) heeft een observatie-instrument gebruikt, twee studies hebben het instrument kinect sensor gebruikt en één studie het instrument hoofd tracker systeem met infraroodcamera. Het effect is positief groot voor het instrument observatie en negatief groot voor de instrumenten kinect sensor en hoofd tracker systeem met infraroodcamera. Zeven studies hebben twee groepen gebruikt en twee studies één groep. In beide type studies is een positief klein tot middelgroot effect gevonden. Kinderen met ASS laten in vergelijking met kinderen in de controlegroep een groter effect zien in zowel één groep studies als in twee groepen studies.
TABEL 4
Kenmerken van studies voor het verschil tussen kinderen met ASS en kinderen in de controlegroep
Moderatoren variabelen N K D Land VS CA EU 14 14 29 2 1 6 -.46 .04 .39
TABEL 4 Vervolgd
Discussie
In dit onderzoek is het effect van robots op de communicatie –en sociale vaardigheden van kinderen met ASS onderzocht. Middels twee meta-analyses is zowel het verschil binnen dezelfde groep kinderen met ASS met en zonder robt (within-subject) als het verschil tussen een groep kinderen met ASS en kinderen in de controlegroep (between-subject) getoetst. In totaal zijn er 17 studies geïncludeerd, waaraan 269 kinderen deelnamen. Het verschil binnen dezelfde groep kinderen met ASS in de conditie met en zonder een robot is positief middelgroot tot groot d = .37. Voor het verschil tussen kinderen met ASS en kinderen in de controlegroep is een positief klein tot
middelgroot effect gevonden d = .18. Een groter effect van robots in within-subject studies dan in between-subject studies kan het beste verklaard door het verschil in studie-design. In de within-subject studies wordt namelijk geen controlegroep gebruikt, omdat het gaat over dezelfde groep kinderen met ASS.
Moderatoren variabelen N K D Soort robot Humanoid Non-humanoid Animal like 16 81 16 5 1 3 -.19 .29 .72 Naam robot Pleo Tito Nao Probo Isobot Keepon 29 4 16 14 16 81 1 1 4 1 1 1 .60 .04 -.72 1.52 1.89 .29 Doel robot Sociale vaardigheden 23 9 .16 Type instrument Observatie
Kinect sensor systeem
Hoofd tracker systeem met infraroodcamera
25 23 12 6 2 1 .72 -1.15 -.56 Type onderzoek Eén groep Twee groepen 44 17 2 7 .15 .17
Within-subject Studies
Een positief middelgroot tot groot effect voor within-subject studies wordt op een
kwalitatieve wijze beschreven middels een aantal studiekenmerken. Studies in Amerika hebben een groter effect dan studies in Europa. Een verklaring hiervoor is dat studies in Amerika sociale –en communicatie vaardigheden meten en studies in Europa enkel sociale vaardigheden. Ook laten studies in Amerika minder variabiliteit zien in het gebruik van verschillende robots. Kinderen met ASS laten een positief groot effect zien in de robot –en speelgoed conditie. Dit betekent dat kinderen met ASS meer communiceren in de conditie met de robot dan in de conditie met het speelgoed. Dit effect is gebaseerd op één studie (Stanton et al., 2008) en dient daarom met voorzichtigheid te worden geïnterpreteerd. Een positief groot effect is gevonden voor animal like robot. Deze robots kunnen het beste worden ingezet om de communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS te verbeteren. Een voorbeeld van een studie waaruit dit blijkt is van Kim et al. (2013). Animale like robots zijn namelijk makkelijk te begrijpen en minder bedreigend voor deze doelgroep (Ricks & Colton, 2010; Scassellati et al., 2012). In vergelijking met levende dieren, hebben animal like robots unieke voordelen om kinderen met ASS te helpen in het verbeteren van hun communicatieve
vaardigheden. Deze robots kunnen worden aangepast in gedrag en vorm, zijn aanstuurbaar en kunnen in grote hoeveelheden worden geproduceerd tegen lage kosten dan het trainen van levende dieren (Kim et al., 2013).
Humanoid robots hebben een positief middelgroot tot groot effect. In de studie van onder andere Warren et al. (2014) zijn dezelfde resultaten gevonden. Kinderen met ASS laten dus meer sociale vaardigheden zien in de conditie met de robot dan in de conditie met een mens. Dit kan worden verklaard middels de voorspelbaarheid van dit type robots en doordat ze in staat zijn dezelfde handelingen meerdere malen te herhalen (Ricks & Colton, 2010). De non-humanoid robot laat een negatief groot effect zien tijdens de conditie met de robot. Dit betekent dat kinderen met ASS in de interactie met de non-humanoid robot minder positieve affectiviteit en betrokkenheid laten zien.
De robots Pleo, Aibo en Robonova hebben een positief groot effect. Hieruit blijkt dat
kinderen met ASS meer communiceren, interacteren en imiteren in de conditie met een robot (Kim et al., 2013; Pop et al., 2014; Stanton et al., 2008). De effecten moeten voorzichtig worden
geïnterpreteerd, omdat het effect van deze robots één keer in onderzocht. De robots KASPAR en Keepon laten een negatief groot effect zien. Dit betekent dat kinderen met ASS minder snel een taak leren en minder interactie, betrokkenheid, oogcontact en positieve affectiviteit laten zien in de conditie met de robot (Costescu et al., 2015; Wainer et al., 2010). Beide robots zijn één keer onderzocht, waardoor de effecten met voorzichtigheid dienen te worden geïnterpreteerd. De robots
Nao en Probo laten geen effect zien. Dit betekent dat kinderen met ASS hetzelfde reageren in de conditie met de robot als met een mens. Een voorbeeld van een geïncludeerde studie is van Bekele et al. (2014). Een mogelijke verklaring is dat verschillende studies met de robot Nao uiteenlopende sociale vaardigheden hebben gemeten en dat de robot Probo slechts is onderzocht.
Robots die worden ingezet met als doel om de communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS te verbeteren, hebben een positief groot effect. Deze resultaten zijn gevonden in de studies van Kim et al. (2013) en Stanton et al. (2008). Het blijkt dat kinderen in de conditie met de robot meer communicatie laten zien. Robots die worden ingezet om de sociale vaardigheden van kinderen met ASS te verbeteren laten een positief klein tot middelgroot effect zien. Dit betekent dat kinderen met ASS in de conditie met de robot meer sociale vaardigheden laten zien. Een groter effect voor studies die de communicatieve vaardigheden meten, kan verklaard worden uit het type instrument dat is gebruikt. Studies die de communicatie vaardigheden van kinderen met ASS meten hebben
namelijk instrumenten gebruikt om het effect van robots te analyseren. Voor observatie-instrumenten, eye tracker systeem en hoofd tracker systeem met infraroodcamera zijn positief grote effecten gevonden. Hieruit blijkt dat kinderen met ASS meer communiceren, imiteren, zelf
interacties initiëren, oogcontact maken, beter emoties kunnen herkennen en meer joint attention laten zien.
Voor het instrument kinect sensor is een negatief groot effect gevonden. In de studies die dit instrument hebben toegepast, laten kinderen met ASS meer imitatie, joint attention, oogcontact en initiatie tot contact zien in de conditie met een mens (Anzalone et al., 2014; Tapus et al., 2012; Warren et al., 2014). Een reden voor het verschil in effect tussen de instrumenten is dat de kinect sensor in combinatie met de robot Nao is gebruikt, terwijl in andere studies andere instrumenten in combinatie met verschillende robots zijn gebruikt. Single case studies hebben een positief groot effect, één groep studies laten geen effect zien en twee groepen studies hebben een negatief klein tot middelgroot effect. Kinderen met ASS in de single case studies laten in de conditie met de robot meer oogcontact, imitatie, betrokkenheid en interactie zien en herkennen emoties beter (Pop et al., 2013; Pop et al., 2014; Tapus et al., 2012). In één groep studies laten kinderen met ASS net zoveel interactie, communicatie, joint attention, oogcontact en initiatie tot contact zien als in de conditie met een mens (Costescu et al., 2015; Huskens et al., 2013; Kim et al., 2013; Stanton et al., 2008; Wainer et al., 2010; Warren et al., 2013). In twee groepen, waarbij enkel gegevens van within-subject studies zijn gebruikt, laten kinderen met ASS in de conditie met een mens meer joint attention, imitatie en oogcontact zien (Anzalone et al., 2014; Bekele et al., 2013; Bekele et al., 2014; Warren et al.,2014). Een verklaring voor het verschil is dat er in de single case studies en één groep studies meer variatie zit in de robots en in de twee groepen studies enkel de robot Nao is onderzocht.
Between-subject Studies
Een positief klein tot middelgroot effect voor between-subject studies wordt op een kwalitatieve wijze beschreven door middel van een aantal studiekenmerken. Studies in Europa hebben een positief groot effect, studies in Amerika laten een negatief groot effect zien en studies in Canada laten geen effect zien. Studies in Europa laten zien dat kinderen met ASS in vergelijking met kinderen in de controlegroep in de conditie met de robot meer vragen stellen, imiteren, zelf
interacties initiëren, sneller een taak leren, meer oogcontact maken en meer betrokken zijn. Een verklaring hiervoor is dat kinderen met ASS zowel vergeleken worden met normaal ontwikkelde kinderen als met kinderen met ASS. Daarnaast heeft het merendeel van de studies middels een observatie-instrument de gedragingen van kinderen geanalyseerd. Daarentegen laten studies in Amerika zien dat kinderen met ASS in vergelijking met kinderen in de controlegroep in de conditie met de robot minder imiteren en oogcontact maken, minder joint attention laten zien en een
verminderde aandacht hebben (Bekele et al., 2013; Warren et al., 2014). Dit effect heeft mogelijk te maken met de instrumentkeuzes (kinect sensort systeem en hoofd tracker system met
infraroodcamera) en dat kinderen met ASS zijn vergeleken met normaal ontwikkelde kinderen. De studie uit Canada laat geen verschil zien tussen de groep kinderen met ASS in de conditie met de robot en kinderen in de controlegroep (kinderen met ASS) in de conditie met een mens. Beide groepen laten evenveel gedeelde aandacht en imitatie zien en delen dingen evenveel. Animal like robots hebben een positief groot effect. In de studies van Kim et al. (2012) en Pop et al. (2013) zijn deze resultaten weergeven De Non-humanoid robot heeft een positief middelgroot tot groot effecten. De Humanoid robots hebben een negatief klein tot middelgroot effect. Voorbeelden van studies zijn van Anzalone et al. (2014), Bekele et al. (2013) en Wainer et al. (2014). Dit betekent dat kinderen met ASS in vergelijking met kinderen in de controlegroep tijdens de interactie met een animal like robot meer spelen met de robot, meer betrokkenheid laten zien, meer vragen stellen, meer oogcontact maken, meer om hulp vragen en groeten, vaker imiteren, meer gedeelde aandacht laten zien en vaker delen (Duquette et al., 2008; Kim et al., 2012; Pop et al., 2013). Een verklaring hiervoor is dat in de studies met een animal like robot een observatie-instrument is gebruikt, waardoor het effect van de robot beter is geobserveerd. Mogelijk kunnen animal like robots het beste worden ingezet om kinderen met ASS sociale vaardigheden te leren, echter moet hier meer onderzoek naar worden gedaan.
In de studie met de non-humanoid robot blijkt dat kinderen met ASS in vergelijking met kinderen uit de controlegroep iets sneller een taak leren en meer betrokkenheid en positieve
het met voorzichtigheid moet worden geïnterpreteerd. In de studie met humanoid robots laten kinderen in de controlegroep meer aandacht, imitatie, joint attention, betrokkenheid en positieve affectie zien en leren een taak sneller in vergelijking met kinderen met ASS (Anzalone et al., 2014; Bekele et al., 2013; Huskens et al., 2013; Srinivasan et al., 2013; Warren et al., 2014). Ook dit effect is gebaseerd op één studie en dient met voorzichtigheid te worden geïnterpreteerd. De robots Pleo, Probo, Isobot en Keepon laten een positief groot effect zien. Hieruit blijkt dat kinderen met ASS in vergelijking met kinderen in de controlegroep meer betrokkenheid, affectieve valentie, oogcontact en imitatie laten zien, sneller een taak leren en meer met de robot spelen (Costescu et al., 2015; Kim et al., 2012; Pop et al., 2013; Srinivasan et al., 2013). De robot Tito laat geen effect zien. Er is dus geen verschil in de hoeveelheid vragen, aantal keer groeten, frequentie van oogcontact en het aantal keer om hulp vragen tussen kinderen met ASS en kinderen in de controlegroep. De effecten van zowel Pleo, Probo, Isobot, Keepon als Tito moeten met voorzichtigheid worden geïnterpreteerd, omdat deze robots slechts één keer zijn onderzocht.
De robot Nao heeft een negatief groot effect. Dit betekent dat kinderen in de controlegroep meer imitatie, joint attention en aandacht laten zien in de conditie met de robot (Anzalone et al., 2014; Bekele et al., 2013; Huskens et al., 2013; Warren et al., 2014). Een verklaring hiervoor is dat deze studies verschillende instrumenten hebben gebruikt. In alle studies is een positief klein tot middelgroot effect gevonden voor de sociale vaardigheden van kinderen. Hieruit blijkt dat kinderen met ASS in vergelijking met kinderen in de controlegroep iets meer sociale vaardigheden laten zien. Het observatie-instrument heeft een positief groot effect. Dit betekent dat kinderen met ASS in vergelijking met kinderen in de controlegroep meer imitatie, betrokkenheid, oogcontact, affectieve valentie en gedeelde aandacht laten zien. Daarnaast laten ze ook betere generalisatie van
vaardigheden zien, leren een taak sneller, stellen meer vragen, delen dingen meer, spelen meer met de robot en groeten vaker (Costescu et al., 2015; Duquette et al., 2008; Huskens et al., 2013; Kim et al., 2012; Pop et al., 2013; Srinivasan et al., 2013). Een verklaring hiervoor is dat bijna alle studies in Europa zijn gepubliceerd en er vaker observatie-instrumenten zijn gebruikt. De kinect sensor systeem en hoofd tracker system met infraroodcamera laten een negatief groot effect zien. Kinderen in de controlegroep presteren beter op imitatie, aandacht, joint attention en oogcontact in vergelijking met kinderen met ASS (Anzalone et al., 2014; Bekele et al., 2013; Warren et al., 2014). Een verklaring voor dit effect is dat in beide studies de robot Nao is gebruikt en de controlegroep uit normaal ontwikkelde kinderen bestaat. Eén groep studies en twee groepen studies laten een positief klein tot middelgroot effect zien. Dit betekent dat kinderen met ASS in vergelijking met kinderen in de controlegroep iets beter presteren in de conditie met een robot. Een duidelijke verklaring voor dit effect is niet gevonden.
Samenvattend blijkt dat de diversiteit aan robots groot is tussen studies. Animal like robots en observatie-instrumenten laten positieve effecten zien. Daarentegen laat de robot Nao veelvuldig een negatief effect zien. Daarnaast blijkt dat wanneer de controlegroep bestaat uit normaal ontwikkelde kinderen, het effect van een robots vaak minder of zelfs negatief is. Tot slot is het aantal studies en participanten beperkt, waardoor de effect sizes met voorzichtigheid dienen te worden geïnterpreteerd.
Beperkingen
Dit onderzoek kent enkele beperkingen. Ten eerste zijn er methodologische beperkingen. Het aantal studies is beperkt, daarbij worden ze gekenmerkt door een kleine steekproefomvang. Eveneens zijn de meeste onderzoeken een single-case studie of studies met minder dan 10 proefpersonen. Ten tweede maakt de variabiliteit van interventietechnieken zoals het ontbreken van gestandaardiseerde instrumenten en de diversiteit aan robots in studies statistische generalisatie onmogelijk. Pennisi et al. (2016) benoemen de variabiliteit van interventietechnieken ook al beperkingen van hun
onderzoeken.
Klinische implicaties
Meer kennis over het effect van robots in de begeleiding van kinderen met ASS is van meerwaarde voor de klinische praktijk. Robots, meer specifiek animal like robots kunnen de communicatie –en sociale vaardigheden van kinderen met ASS stimuleren. In de toekomst kunnen therapeuten mogelijk deze robots als hulpmiddel inzetten om de therapie te optimaliseren. Kinderen met ASS vertonen een sterke voorkeur voor robots vanwege hun voorspelbaarheid,
controleerbaarheid, consistentie in gedrag en fysieke verschijning (Cabibihan et al., 2013; Kim et al., 2013; Scassellati et al., 2012). Eveneens kunnen therapeuten in de begeleiding van kinderen met ASS observatie-instrumenten inzetten om beter het effect van de robot te analyseren.
Conclusie
Samengevat is gekeken naar het effect van de robots in de sociale –en communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS. Uit de resultaten van de within-subject studies blijkt dat kinderen met ASS zeer positieve resultaten laten zien in de interactie met animal like robots. Deze robots verbeteren de sociale –en communicatieve vaardigheden van kinderen met ASS aanzienlijk. De between-subject studies laten een minder groot effect zien, alhoewel kinderen met ASS meer sociale vaardigheden laten zien in vergelijking met kinderen in de controlegroep.
Referenties
Artikelen geïncludeerd in deze meta-analyse zijn aangegeven met *
American Psychiatric Association (2013). Diagnostic and statistical manual of mental disorders (5th ed.). DSM-5. Washington, DC: American Psychiatric Association.
*Anzalone, S. M., Tilmont, E., Boucenna, S., Xavier, J., Jouen, A. L., Bodeau, N.,…Cohen, D. (2014). How children with autism spectrum disorder behave and explore the
4-dimensional (spatial 3D+ time) environment during a joint attention induction task with a robot. Research in Autism Spectrum Disorders, 8(7), 814-826.
doi:10.1016/j.rasd.2014.03.002
*Bekele, E., Crittendon, J. A., Swanson, A., Sarkar, N., & Warren, Z. E. (2014). Pilot clinical application of an adaptive robotic system for young children with autism. Autism, 18, 598-608. doi:10.1177/1362361313479454
*Bekele, E. T., Lahiri, U., Swanson, A. R., Crittendon, J. A., Warren, Z. E., & Sarkar, N. (2013). A step towards developing adaptive robot-mediated intervention architecture (ARIA) for children with autism. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, 21, 289–299. doi:10.1109/TNSRE.2012.2230188.
Cabibihan, J. J., Javed, H., Ang, M., & Aljunied, S. (2013). Why robots? A survey on the roles and benefits of social robots in the therapy of children with autism. International Journal of Social Robotics, 5, 593-618. doi:10.1007/s12369-013-0202-2
Coeckelbergh, M., Pop, C., Simut, R., Peca, A., Pintea, S., David, D., & Vanderborght, B. (2016). A survey of expectations about the role of robots in robot-assisted therapy for children with ASD: ethical acceptability, trust, sociability, appearance and attachment. Science and Engineering Ethics, 22, 47-65. doi:10.1007/s11948-015-9649-x
Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for the behavioral sceinces (2nd ed.). Hillsdale, NJ: Erlbaum.
*Costescu, C. A., & Vanderborght, B. Reversal learning task in children with autsim spectrum disorder: a robot-based approach. Journal of Autism and Developmental Disorders, 45, 3715-3725. doi:10.1007/s10803-014-2319-z
Dautenhahn, K. (1999). Robots as social actors: Aurora and the case of autism. The Third International Cognitive Technology Conference, 359–374. Retrieved from
https://pdfs.semanticscholar.org/e619/57d9da1e63e8c2f3ad4044b56e56734eebf1.pdf Dautenhahn, K. (2000). Design issues on interactive environments for children with autism.
Proceedings of the international conference on disability, virtual reality and associated technologies, p. 153-161.
Dautenhahn, K., & Billard, A. (2002). Design issues on interactive environments for children with autism. Opgehaald van
https://uhra.herts.ac.uk/bitstream/handle/2299/1944/902099.pdf?sequence=1 Dautenhahn, K., & Werry, I. (2002). A quantitative technique for analyzing robot–human
interactions. In Proceedings of the IEEE/RSJ international conference on intelligent robots and systems (pp. 1132–1138). doi:10.1109/IRDS.2002.1043883
Diehl, J. J., Schmitt, L. M., Villano, M., & Crowell, C. R. (2012). The clinical use of robots for individuals with autism spectrum disorders: a critical review. Research in Autism Spectrum Disorders. doi:10.1016/j.rasd.2011.05.006
*Duquette, A., Michaud, F., & Mercier, H. (2008). Exploring the use of a mobile robot as an imitation agent with children with low-functioning autism. Autonomous Robots, 24(2), 147-157. doi:10.1007/s10514-007-9056-5
Fombonne, E. (2005). Epidemiology of autistic disorder and other pervasive developmental disorders. The Journal of Clininal Psychiatry, 66, 3-8. Retrieved from van http://www-
psychiatrist-com.proxy.uba.uva.nl:2048/JCP/article/Pages/2005/v66s10/v66s1001.aspx?sclick=1 Francois, D., Powell, S., & Dautenhahn, K. (2009). A long-term study of children with autism
playing with a robotic pet: Taking inspirations from non-directive play therapy to encourage children’s proactivity and initiative-taking. Interaction Studies, 10, 324-373.
doi:http://dx.doi.org/10.1075/ is.10.3.04fra
Gezondheidsraad (2009). Autismespectrumstoornissen: een leven lang anders. Den Haag: Gezondheidsraad.
Hightechscience. (z.j.). Opgehaald van (http://www.hightechscience.org/i-sobot.htm).
Huijnen, C. A. G. J., Lexis, M. A. S., Jansens, R., & De Witte, L. P. (2016). Mapping robots to therapy and educational objectives for children with autism spectrum disorder. Journal of Autism and Developmental Disorders, 46, 2100-2114.
*Huskens, B., Verschuur, R., Gillesen, J., Didden, R., & Bstskovs, E. (2013). Promoting
question-asking in school-aged children with autism spectrum disorders: effectiveness of a robot intervention compared to a human-trainer intervention. Developmental
Neurorehabilitation, 16, 345-356. doi:10.3109/17518423.2012.739212
*Kim, E. S., Berkovits, L. D., Bernier, E. P., Leyzberg, D., Shic, F., Paul, R., & Scassellati, B. (2013). Social robots as embedded reinforcers of social behavior in children with autism.
Journal of Autism and Developmental Disorders, 43, 1038-1049. doi:10.1007/s10803-012-1645-2
*Kim, E. S., Paul, R., Shic, F., & Scassellati, B. (2012). Bridging the research gap: Making HRI useful to individuals with autism. Journal of Human-robot interaction, 1, 26-54. doi:http://dx.doi.org/10.5898/JHRI.1.1.Kim
Lipsey, M. W., & Wilson, D. B. (2001). Practical meta-analysis. Amerika: Sage.
Michaud, F., Salter, T., Duquette, A., Mercier, H., Larouche, H., & Larose, F. (2007). Assistive technologies and child-robot interaction. AAAI-07 (Association for the Advancement of Artificial Intelligence) Conference, Vancouver, Canada. In Proceedings of the 22nd AAAI Conference.
Maglione, M. A., Gans, D., Das, Lopamudra., Tumbie, J., Kasari, C. (2012). Nonmedical Interventions for Children With ASD: Recommended Guidelines and Further Research Needs. Journal of the American Academy of Pediatrics, 130, 169-178.
doi:10.1542/peds.2012-0900O
Peca, A., Simut, R., Pintea, S., Costescu, C., & Vanderborght, B. (2014). How do typically developing children and children with autism perceive different social robots? Computers in Human Behavior, 41, 268–277. doi: 10.1016/j.chb.2014.09.035
Pennisi, P., Tonacci, A., Tartarisco, G., Billeci, L., Ruta, L., Gangemi, S., & Pioggia, G. (2016). Autism and social robotics: a systematic review. Autism Research, 9, 165-183.
doi:10.1002/aur.1527
*Pop, C. A., Petrule, A. C., Pintea, S., Peca, A., Simut, R., Vanderborght, B., David, D. O. (2013): Imitation and social behaviors of children with ASD in interaction with robonova. A series of single case experiments. Transylvanian Journal of Psychology, 14, 71-91. Pop, A., Pintea, C., Vanderborght, S., & David, D. O. (2014). Enhancing play skills,
engagement and social skills in a play task in ASD children by using robot-based
interventions. A pilot study. Interaction Studies, 15, 292-320. doi:10.1075/is.15.2.14pop *Pop, C. A., Simut, R., Pintea, S., Saldien, J., Rusu, A., & David, D. (2013). Can the social
robot Probo help children with autism to identify situation-based emotions? A series of single case experiments. International Journal of Humanoid Robotics, 10, 1350025-1-1350025-24. doi:10.1142/S0219843613500254.
*Pop, C. A., Simut, R. E., Pintea, S., Saldien, J., Rusu, A. S., Vanderfaeillie, J., David, D. O., Lefeber, D., & Vanderborght, B. (2013). Social robots vs. computer display: does the way social stories are delivered make a difference for their effectiveness on ASD children? Journal of Educational Computing Research, 49, 381-401. doi:10.2190/EC.49.3.f
Resncik, M. (1993). Behavior construction kits. Communications of the ACM, 36, 64-71. doi:10.1145/159544.159593
Ricks, D. J., & Colton, M. B. (2010). Trends and considerations in robot-assisted autism therapy. Institute of Electrical and Electronics Engineers International Conference on Robotics and Automation, 4354-4359. doi:10.1109/ROBOT.2010.5509327
Robins, B., Dautenhahn, K., & Dubowski, J. (2006). Does appearance matter in the interaction of children with autism with a humanoid robot? Interaction Studies, 7, 479-512.
Robonova. (z.j.). Retrieved from http://www.robots.nu/robonova/
Rosenberg, R. E., Law, J. K., Yenokyan, G., Mcgready, J., Kaufmann, W. E., & Law, P. A.
(2009). Characteristics and concordance of autism spectrum disorders among 277 twin pairs. Archives of Pediatrics and Adolescent Medicine, 163, 907-914.
doi:10.1001/archpediatrics.2009.98
Scassellati, B., Henny Admoni, M., & Matari, M. (2012). Robots for use in autism research. Annual Review of Biomedical Engineering, 14, 275-294. doi:10.1146/annurev-bioeng-071811-150036
*Srinivasan S, M., Lynch K. A., & Bubela D. J., Gifford, T. D., & Bhat, A. N. (2013). Effect of interactions between a child and a robot on the imitation and praxis performance of
typically developing children and a child with autism: a preliminary study. Perceptual and Motor Skills, 116, 885–904. doi:10.2466/15.10.PMS.116.3.885-904
Spek, A. A. (2014). De invloed van genen en omgeving op het ontstaan van
autismespectrumstoornissen. Tijdschrift voor Psychiatrie, 56, 660-667. Opgehaald van
https://www.anneliesspek.nl/wp-content/uploads/2018/03/Artikel-Tijdschrift-Psychiatrie-2014.pdf
*Stanton, C. M., Kahn, P. H., Severson, R. L., Ruckert, J. H., & Gill, B. T. (2008). Robotic animals might aid in the social development of children with autism. IEEE
International Conference on Human Robot Interaction, 12, 271-278. doi:10.1145/1349822.1349858
*Tapus, A., Peca, A., Aly, A., Pop, C., Jisa, L., Pintea, S.,…& David, D. O. (2012). Children with autism social engagement in interaction with Nao, an imitative robot. Interaction Studies, 13, 315-347.
Van Rooijen, K., & Rietveld, L. (2017). Jeugdigen met autisme: wat werkt? Utrecht: Nederlands Jeugdinstituut.
Volkmar, F., Siegel, M., Woodbury-Smith, M., King, B., McCracken, J., & State, M. (2014). Practice parameter for the assessment and treatment of children and adolescents with
autism spectrum disorder. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry, 53, 237-257. doi:10.1016/j.jaac.2013.10.013
Wainer, J., Dautenhahn, K., Robins, B., & Amirabdollahian, F. (2014). A pilot study with a novel setup for collaborative play of the humanoid robot KASPAR with children with autism. International Journal of Social Robotics, 6, 45–65.
doi:10.1007/s12369-013-0195-x
*Wainer, J., Dautenhahn, K., Robins, B., & Amirabdollahian, F. (2014). Collaborating with Kaspar: using an autonomous humanoid robot to foster cooperative dyadic play among children with autism. IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, 631-638. doi:10.1109/ICHR.2010.5686346
*Warren, Z., Zheng, Z., Das, S., Young, E. M., Swanson, A., Weitlauf, A., & Sarkar, N. (2014). Brief report: Development of a robotic intervention platform for young children with ASD. Journal of Autism and Developmental Disorders. doi:10.1007/s10803-014-2334-0. *Warren, Z. E., Zheng, Z., Swanson, A. R., Bekele, E., Zhang, L., Crittendon, J. A.,…Sarkar, N.
(2013). Can robotic interaction improve joint attention skills? Journal of Autism and Developmental Disorders, 45, 3726-3734. doi:10.1007/s10803-013-1918-4.
