ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΕΙΚΟΝΩΝ Ρομποτικά Εκπαιδευτικά Περι ά οντα ια παιδιά ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Πανα ιώτης Α. Χατζη ριστοδού ου Επι έπ ν: Στέφανος Κό ιας Κα η ητής Ε.Μ.Π. Α ήνα, Ιού ιος 2011

2 2

3 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΕΙΚΟΝΩΝ Ρομποτικά Εκπαιδευτικά Περι ά οντα ια παιδιά ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Πανα ιώτης Α. Χατζη ριστοδού ου Επι έπ ν: Στέφανος Κό ιας Κα η ητής Ε.Μ.Π. Ε κρί ηκε από την τριμε ή εξεταστική επιτροπή την 11η Ιου ίου Στέφανος Κό ιας Κα η ητής Ε.Μ.Π.... Ανδρέας-Γεώρ ιος Σταφυ οπάτης Κα η ητής Ε.Μ.Π.... Γιώρ ιος Στάμου Λέκτορας Ε.Μ.Π. Α ήνα, Ιού ιος

4 ... Πανα ιώτης Α. Χατζη ριστοδού ου Διπ ματού ος Η εκτρο ό ος Μη ανικός και Μη ανικός Υπο ο ιστών Copyright Πανα ιώτης Χατζη ριστοδού ου, Ε νικό Μετσό ιο Πο υτε νείο, Με επιφύ αξη παντός δικαιώματος. All rights reserved. Απα ορεύεται η αντι ραφή, απο ήκευση και διανομή της παρούσας ερ ασίας, εξ ο οκ ήρου ή τμήματος αυτής, ια εμπορικό σκοπό. Επιτρέπεται η ανατύπ ση, απο ήκευση και διανομή ια σκοπό μη κερδοσκοπικό, εκπαιδευτικής ή ερευνητικής φύσης, υπό την προϋπό εση να αναφέρεται η πη ή προέ ευσης και να διατηρείται το παρόν μήνυμα. Ερ τήματα που αφορούν τη ρήση της ερ ασίας ια κερδοσκοπικό σκοπό πρέπει να απευ ύνονται προς τον συ ραφέα. Οι απόψεις και τα συμπεράσματα που περιέ ονται σε αυτό το έ ραφο εκφράζουν το συ ραφέα και δεν πρέπει να ερμηνευ εί ότι αντιπροσ πεύουν τις επίσημες έσεις του Ε νικού Μετσό ιου Πο υτε νείου. 4

5 Περί ηψη Το ερευνητικό ενδιαφέρον ια εισα ή τ ν ρομποτικών συστημάτ ν σε εκπαιδευτικές εφαρμο- ές είναι σε έξαρση, κυρί ς ό της ρίμανσης τ ν αμη ού κόστους ρομποτικών συστημάτ ν που διατί ενται, οι οποίες όμ ς δια έτουν με ά η επεξερ αστική ισ ύ σε σ έση με το πρόσφατο παρε όν, α ά και αισ ητήρες (κάμερες, μικρόφ νο, αισ ητήρες αφής) μέσ τ ν οποί ν α η επιδρούν με το ρήστη με φυσικό τρόπο. Παρά η α, η οικεία μορφή ενός αν ρ πόμορφου ρομπότ το κάνει ιδανικό ια την α η επίδραση με παιδιά και έτσι, την ανάπτυξη σύ ρονου εκπαιδευτικού υ ικού, το οποίο α εκμετα εύεται έννοιες από την ψυ ο ο ία, όπ ς η Θε ρία του Νου (Theory of Mind) ια την εκτίμηση του ενδιαφέροντος και της προσή σης με άση το έμμα του ρήστη και τη ε ρία ροής (flow) ια τα παι νίδια σο αρού σκοπού (serious games). Στο π αίσιο της προτεινόμενης διπ ματικής ερ ασίας, α υ οποιη εί ένα σενάριο εκμά ησης ασικών νώσε ν αρι μητικής ια παιδιά προσ ο ικής και πρώτης σ ο ικής η ικίας. Το σενάριο αυτό εμπ έκει τη ρομποτική π ατφόρμα Nao της Aldebaran, ένα αν ρ ποειδές ρομπότ που ρησιμοποιείται κατά κόρον και από το ερ αστήριο σε με έτες σε περι ά ον παιδιών. Χρησιμοποιώντας το περι ά - ον αναπτυξης Gostai Studio Suite, το σενάριο α πρέπει να εμπ έκει τη φυσική σημασία τ ν αρι μητικών πράξε ν με την εξέ ιξη στο παι νίδι: ια παράδει μα, ο παίκτης α δια έτει ειδικά κατασκευασμένα νομίσματα που α φέρουν πάν τους ένα ο ότυπο, έτσι ώστε να είναι εφικτή η οπτική ανα νώριση και καταμέτρησή τους από το Nao - ια να μπορέσει ο παίκτης να περάσει στο επόμενο επίπεδο α πρέπει να συμπ ηρώσει συ κεκριμένο αρι μό νομισμάτ ν, εκτε ώντας αποστο ές που α του επιφέρουν πρόσ ετα νομίσματα και η εκπ ήρ σή τους α επι ε αιώνεται μέσ τ ν αισ ητήρ ν του ρομπότ ή πρόσ ετ ν αισ ητήρ ν. Λέξεις Κ ειδιά Εκπαιδευτική Ρομποτική, Θε ρία του Νου, Θε ρία ροής παι νιδιών σο αρού σκοπού, Ρομποτικά συστήματα, Σενάριο εκμά ησης, Nao, Gostai Studio, Arduino, Α η επίδραση Αν ρώπου- Μη ανής 5

6 6

7 Abstract The research interest for introducing the robotic systems in educational applications is on the rise, mainly due to the maturation of low cost robotic systems available, which have great processing power in comparison with the recent past, as they are also equiped with many sensors (camera, microphone, touch sensors) through which they interact with the user in a natural way. Furthermore, the relevant form of an anthropomorphic robot makes it ideal for interacting with children and thus the development of modern teaching materials which exploits concepts from psychology, such as Theory of Mind to assess the interest and commitment to under the gaze of the user and the Theory of Flow for serious games. Under the proposed thesis, we implemented a scenario learning literacy numeracy for preschool and primary school children. This scenario involves the robotic platform of Nao Aldebaran, a humanoid robot used predominantly from the laboratory in studies in a children environment. Using the development environment Gostai Studio Suite, the script will must involve the physical meaning of arithmetic operations with developments in the game: for example, the player will have specially designed Coins that carry a logo on them so that they can be visually identified and counted by the Nao - to allow the player to reach the next level a certain number of coins should be completed, by running tasks that will bring additional currencies and their performance will be confirmed through the robot s sensors or additional sensors. Key Words Educational Robotics, Theory of Mind, Flow Theory of serious games, Robotic systems, Learning Scenario, Nao, Gostai Studio, Arduino, Human - Computer Interaction 7

8 8

9 Ευ αριστίες Ευ αριστώ την οικο ένεια, και κυρί ς τους ονείς μου, που ρίσκονταν πάντα στο π άι μου σε ό η τη διάρκεια της ακαδημαϊκής μου πορείας στο Ε νικό Μετσό ιο Πο υτε νείο, τον κ. Καρπούζη, που ήταν η ασική πη ή οή ειας στην εκπόνηση αυτής της διπ ματικής α ά και μια συνε ής πη ή στήριξης και έμπνευσης ια μένα, και ό α τα μέ η του Ερ αστηρίου Ψηφιακής Επεξερ ασίας Σημάτ ν και Εικόν ν του Ε.Μ.Π. που πάντα έ υναν κά ε είδους απορία που εμφανιζόταν. 9

10 10

11 Περιε όμενα Περί ηψη Abstract Ευ αριστίες Περιε όμενα Εισα ή Σκοπός Διαρρύ μιση Κεφα αί ν Γενικά Εκπαιδευτική Τε νο ο ία Ρομποτικά Συστήματα Εκπαιδευτική Ρομποτική Θε ρία του Νου (Theory of Mind) Παρακο ού ηση του Β έμματος Θε ρία ροής παι νιδιών σο αρού σκοπού Ανάπτυξη Σεναρί ν με Ρομπότ Gostai Suite Ρομποτική Π ατφόρμα Nao Arduino Σενάριο Η πρώτη ιδέα Ανα υτική Περι ραφή του Σεναρίου Περι ραφή αποστο ών Δια ραμματική παρουσίαση του τε ικού σεναρίου Παραδο ές Υ οποίηση σεναρίου στο Gostai Studio Ανά υση ειτουρ ιών προ ράμματος Ανά υση εντο ών Ανά υση ασικών εντο ών Ανά υση εντο ών ρομποτικού πακέτου Ανά υση οπτικής ανα νώρισης Naomark Παρουσίαση της υ οποίησης Παραδεί ματα ρήσης

12 5 Αποστο ές με Arduino Ανά υση τ ν Αποστο ών Υ οποίηση Αποστο ών Κύκ μα παρα ής φ νής η Αποστο ή η Αποστο ή Υ οποίηση του σεναρίου στη ρομποτική π ατφόρμα Nao Προσομοί ση στο Choregraphe Διασύνδεση με το Nao Ειδικά Νομίσματα Κατασκευή Ειδικών Νομισμάτ ν Προσομοί ση οπτικής ανα νώρισης στο Telepathe Πειράματα Αποτε έσματα Προ ήματα - Βε τιώσεις Προ ήματα Βε τιώσεις Αξιο ό ηση - Συμπεράσματα Γενική Αξιο ό ηση - Συμπεράσματα Η δική μας συνεισφορά Βι ιο ραφία

13 Κεφά αιο 1 Εισα ή 1.1 Σκοπός Το ερευνητικό ενδιαφέρον ια εισα ή τ ν ρομποτικών συστημάτ ν σε εκπαιδευτικές εφαρμο- ές είναι σε έξαρση, κυρί ς ό της ρίμανσης τ ν αμη ού κόστους ρομποτικών συστημάτ ν που διατί ενται, οι οποίες όμ ς δια έτουν με ά η επεξερ αστική ισ ύ σε σ έση με το πρόσφατο παρε όν, α ά και αισ ητήρες (κάμερες, μικρόφ νο, αισ ητήρες αφής) μέσ τ ν οποί ν α η επιδρούν με το ρήστη με φυσικό τρόπο. Παρά η α, η οικεία μορφή ενός αν ρ πόμορφου ρομπότ το κάνει ιδανικό ια την α η επίδραση με παιδιά και έτσι, την ανάπτυξη σύ ρονου εκπαιδευτικού υ ικού, το οποίο α εκμετα εύεται έννοιες από την ψυ ο ο ία, όπ ς η Θε ρία του Νου (Theory of Mind) ια την εκτίμηση του ενδιαφέροντος και της προσή σης με άση το έμμα του ρήστη και τη ε ρία ροής (flow) ια τα παι νίδια σο αρού σκοπού (serious games). Στο π αίσιο της προτεινόμενης διπ ματικής ερ ασίας, α υ οποιη εί ένα σενάριο εκμά ησης ασικών νώσε ν αρι μητικής ια παιδιά προσ ο ικής και πρώτης σ ο ικής η ικίας. Το σενάριο αυτό εμπ έκει τη ρομποτική π ατφόρμα Nao της Aldebaran, ένα αν ρ ποειδές ρομπότ που ρησιμοποιείται κατά κόρον και από το ερ αστήριο σε με έτες σε περι ά ον παιδιών. Χρησιμοποιώντας το περι ά - ον ανάπτυξης Gostai Studio Suite, το σενάριο α πρέπει να εμπ έκει τη φυσική σημασία τ ν αρι μητικών πράξε ν με την εξέ ιξη στο παι νίδι: ια παράδει μα, ο παίκτης α δια έτει ειδικά κατασκευασμένα νομίσματα που α φέρουν πάν τους ένα ο ότυπο, έτσι ώστε να είναι εφικτή η οπτική ανα νώριση και καταμέτρησή τους από το Nao - ια να μπορέσει ο παίκτης να περάσει στο επόμενο επίπεδο α πρέπει να συμπ ηρώσει συ κεκριμένο αρι μό νομισμάτ ν, εκτε ώντας αποστο ές που α του επιφέρουν πρόσ ετα νομίσματα και η εκπ ήρ σή τους α επι ε αιώνεται μέσ τ ν αισ ητήρ ν του ρομπότ ή πρόσ ετ ν (σε συνερ ασία με την π ακέτα μικροε ε κτή ανοι τού κώδικα Arduino). Επομέν ς, α υ οποιήσουμε ένα σενάριο με τη ρήση του Gostai Suite το οποίο α εφαρμόσουμε στη ρομποτική π ατφόρμα Nao, με την παρά η η οή εια της π ακέτας Arduino, και μέσα από αυτό το σενάριο, α προσπα ήσουμε να αναδείξουμε τα ακό ου α: Εισα ή τ ν ρομποτικών συστημάτ ν σε εκπαιδευτικές εφαρμο ές: μέσα από την υ οποίηση αυτού του σεναρίου, α δείξουμε πώς μπορούν να ρησιμοποιη ούν ρομποτικά συστήματα στην διαδικασία εκπαιδευτικής μά ησης παιδιών νεαρής η ικίας. Με τον τρόπο αυτό, η διπ ματική αυτή ερ ασία μπορεί να ρησιμοποιη εί ς εφα τήριο ια την ανάπτυξη και ά ν παρομοί ν εφαρμο ών α η επίδρασης τ ν παιδιών με τα ρομποτικά συστήματα, που α οη ήσει την εκπαιδευτική τους μά ηση, α ά παρά η α α τους εντάξει από μικρή η ικία στις νέες πρα ματικότητες τ ν ρομποτικών συστημάτ ν που αποτε ούν το μέ ον της τε νο ο ίας. Χρήση της νέας κονσό ας Gostai Studio: ια την υ οποίηση αυτού του σεναρίου, όπ ς προαναφέραμε, α ρησιμοποιη εί η κονσό α Gostai Studio. Η κονσό α αυτή αποτε εί ένα εντε ώς νέο και πρ τοποριακό τρόπο προ ραμματισμού ρομποτικών π ατφόρμ ν με τη ρήση της π ατ- 13

14 φόρμας ανοι τού κώδικα URBI. Ο προ ραμματισμός, όπ ς α δούμε στη συνέ εια, α ίνει με τη ρήση δια ραμμάτ ν κατάστασης. Κάτι εντε ώς καινούριο στον τομέα της ρομποτικής. Η διπ ματική ερ ασία που α παρουσιάσουμε, είναι η πρώτη στο Ε.Μ.Π. που ασ ο είται με τη συ κεκριμένη π ατφόρμα, οπότε μπορεί να ρησιμοποιη εί στις μετα ενέστερες έρευνες ια την εισα ή της κονσό ας αυτής στις διαδικασίες προ ραμματισμού τ ν διαφόρ ν ρομποτικών συστημάτ ν, κάτι που α διευκο ύνει κατά πο ύ τις διαδικασίες αυτές. Χρήση της π ατφόρμας ανοι τού κώδικα Arduino: με τη οή εια της συ κεκριμένης π ακέτας, α υ οποιήσουμε κάποιες από τις αποστο ές που πρέπει το παιδί να κάνει ια να πάρει τα νομίσματα που ρειάζεται. Επομέν ς, α δείξουμε πώς μπορεί να εισα εί το Arduino σε διάφορες ερευνητικές ερ ασίες. 1.2 Διαρρύ μιση Κεφα αί ν Τα κεφά αια της διπ ματικής ερ ασίας, α έ ουν την ακό ου η διαρρύ μιση: Κεφά αιο 2: Γίνεται μια ενικότερη ανά υση και περι ραφή τ ν εννοιών που α ρησιμοποιήσουμε ς άση της διπ ματικής ερ ασίας. Ανα ύονται εκτενώς οι έννοιες της Εκπαιδευτικής τεχνολογία, τ ν Ρομποτικών Συστημάτων, της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής, της Ψυχολογίας - Θεωρίας του Νου, της Θεωρίας ροής παιχνιδιών σοβαρού σκοπού, της Παρακολούθησης του Βλέμματος, της Ανάπτυξης Σεναρίων με τη χρήση ρομπότ, του Gostai Console, της Ρομποτικής Πλατφόρμας Nao και του Arduino. Κεφά αιο 3: Γίνεται παρουσίαση του σεναρίου που α υ οποιήσουμε. Αρ ικά, παρουσιάζεται η πρώτη ιδέα που δημιουρ ήσαμε και έπειτα, μετά την αντιμετώπιση τ ν διαφόρ ν προ ημάτ ν που προέκυψαν στην αρ ική ιδέα, ίνεται εκτενής περι ραφή του τε ικού σεναρίου το οποίο και α υ οποιη εί. Κεφά αιο 4: Ανα ύεται εκτενώς η ειτουρ ία της κονσό ας Gostai Studio. Περι ράφονται οι ειτουρ ίες που α ρησιμοποιήσουμε και οι εντο ές της συ κεκριμένης κονσό ας όπ ς και το πώς αντιμετ πίζει τα διάφορα ρομπότ. Τέ ος, παρουσιάζεται η υ οποίηση που κάναμε του σεναρίου μας στο Gostai Studio, όπ ς αυτό εί ε ίνει πριν τη δοκιμή σε πρα ματικό ρόνο μέσ της ρομποτικής π ατφόρμας του Nao. Κεφά αιο 5: Περι ράφονται οι αποστο ές που πρέπει να εκτε έσει το παιδί ούτ ς ώστε να μπορέσει να συ κεντρώσει τον απαραίτητο αρι μό νομισμάτ ν ια να περάσει στο επόμενο επίπεδο και αφορούν τη συνερ ασία με το Arduino. Ανα ύεται η ρήση της κονσό ας ε ευ έρου ο ισμικού Arduino. Περι ράφονται τα η εκτρονικά κυκ ώματα που ρησιμοποιήσαμε όπ ς και ο κώδικας που ράψαμε στο Arduino α ά και ο τρόπος που επι έξαμε να ίνεται η επικοιν νία μεταξύ του Arduino και το Gostai Studio και άρα κατ επέκταση και του Nao. Κεφά αιο 6: Σε αυτό το κεφά αιο αναφερόμαστε στην πρακτική υ οποίηση του σεναρίου στη ρομποτική π ατφόρμα του Nao. Κάνουμε μια σύντομη αναφορά στην αρ ή σε μια προσομοί ση που ρησιμοποιήσαμε και έπειτα αναφέρουμε τη διαδικασία σύνδεσης με το Nao. Έπειτα, ίνεται εκτενής παρουσίαση τ ν ειδικών νομισμάτ ν που κατασκευάσαμε και ρησιμοποιήσαμε. Στη συνέ εια, αναφέρουμε τα πειράματα που μπορούν να ίνουν με την τε ική υ οποίηση του σεναρίου μας ενώ τέ ος ίνεται μια επτομερής αναφορά τ ν αποτε εσμάτ ν μας από την πρακτική εφαρμο ή του σεναρίου μας σε πρα ματικό ρόνο στο Nao. Κεφά αιο 7: Γίνεται μια εκτενής αναφορά στα προ ήματα που υπήρξαν κατά την υ οποίηση του σεναρίου στην πράξη τα οποία κ η ήκαμε να αντιμετ πίσουμε. Αναφέρονται επίσης οι ύσεις που δώσαμε στα προ ήματα αυτά, ενώ στο τέ ος ίνεται μια αναφορά στις ε τιώσεις που μπορούσαν 14

15 να ίνουν ώστε να τε ειοποιη εί το σενάριό μας. Κεφά αιο 8: Στο τε ευταίο κεφά αιο ίνεται μια ενικότερη αξιο ό ηση της διπ ματικής ερ- ασίας. Ανα ύουμε εκτενώς τα αποτε έσματα που πήραμε από τα πειράματά μας και αξιο ο ούμε τα αποτε έσματα αυτά σε σ έση με τον αρ ικό μας στό ο. Αξιο ο είται, επίσης, και η ρήση της νέας π ατφόρμας Gostai Studio όπ ς και του Arduino. Τέ ος, ίνεται ιδιαίτερη μνεία στα καινούρια πρά ματα που έ ουν αναδει εί μέσα από τη διπ ματική μας ερ ασία. 15

16 16

17 Κεφά αιο 2 Γενικά 2.1 Εκπαιδευτική Τε νο ο ία Η Εκπαιδευτική Τε νο ο ία, είναι η επιστήμη που, εφαρμόζοντας την τε νο ο ική νώση και μια ποικι ία από τε νο ο ικά προϊόντα, με ετά και συμ ά ει στη συστηματική επί υση προ ημάτ ν που αφορούν τη διδασκα ία και τη μά ηση με στό ο τη ε τί σή τους. Ο αντίστοι ος α ικός όρος, είναι το Instructional Technology, που με άση την Επιτροπή Ορισμών και Ορο ο ίας του Συ ό ου Εκπαιδευτικών Επικοιν νιών και Τε νο ο ίας (AECT), αναφέρεται στη ε ρία και εφαρμο ή του σ εδιασμού, της ανάπτυξης, της ρησιμοποίησης, της δια είρισης και αξιο ό ησης ό ν τ ν δια έσιμ ν διερ ασιών και πόρ ν που αφορούν τη μά ηση 1. Στο ανώτερο επίπεδο της εκπαιδευτικής τε νο ο ίας, περι αμ άνονται οι όροι οπτικοακουστική διδασκα ία, η εκπαιδευτική ανάπτυξη/σ εδιασμός, τα επιμορφ τικά υ ικά και η εξατομικευμένη μά ηση. Η Εκπαιδευτική Τε νο ο ία δεν είναι μια έννοια εντε ώς καινούρια στον τομέα της εκπαίδευσης. Από ανέκα εν, οι διδάσκοντες ρησιμοποιούσαν διάφορα δια έσιμα οπτικοακουστικά μέσα στη διδασκα ία τους με σκοπό να διευκο ύνουν το έρ ο τους. Η εξέ ιξη της τε νο ο ίας τις τε ευταίες δεκαετίες όμ ς, έφερε την εδραί ση της έννοιας αυτής και την ανάπτυξή της ο οένα και περισσότερο. Τα εξε ι μένα υπο ο ιστικά συστήματα, το διαδίκτυο, τα με ά α απο ηκευτικά μέσα, τα ρομποτικά συστήματα και πο ά ά α επιτεύ ματα της τε νο ο ίας, ρησιμοποιούνται π έον κατά κόρον στην εκπαιδευτική μά ηση. Οι διδάσκοντες, εμπιστεύονται ό ο και περισσότερο τα νέα τε νο ο ικά επιτεύ ματα, ενώ στον αντίποδα τα ίδια τα παιδιά αναζητούν το συνδυασμό της εκπαίδευσης με την τε νο ο ία. Παρό α αυτά, επικρατεί η άποψη ότι η ένταξη της τε νο ο ίας στην εκπαιδευτική μά ηση δεν αποτε εί αυτοσκοπό ούτε πανάκεια ια την επί υση ό ν τον προ ημάτ ν που τα ανίζουν την εκπαίδευση σήμερα. Υπάρ ουν, όμ ς, κάποιες προϋπο έσεις, οι οποίες αν τηρη ούν στο έπακρο, τότε α συντε έσουν την ομα ή προσαρμο ή της τε νο ο ίας στη διαδικασία της εκπαιδευτικής μά ησης, ενώ παρά η α α αποκομίσουμε τα μέ ιστα από αυτό το συνδυασμό. Οι προϋπο έσεις αυτές είναι: Τα οποιαδήποτε ευφυή συστήματα που ρησιμοποιούνται στη διαδικασία της μά ησης, πρέπει να ρησιμοποιούνται ς ερ α εία σκέψης και αντί ηψης. Η συνε ής κατάρτιση τ ν διδασκόντ ν είναι απαραίτητη ια να συμ αδίζουν με την πρα ματικότητα Συνε ής αξιο ό ηση και ε τί ση τ ν εκπαιδευτικών τε νο ο ιών που ρησιμοποιούνται Όπ ς έ ουμε αντι ηφ εί, η εκπαιδευτική τε νο ο ία έ ει ίνει π έον σύ ρονη πρα ματικότητα. Τα οπτικοακουστικά μέσα υπο οη ούν το έρ ο του διδάσκοντα, διευκο ύνουν την διεκπεραί ση

18 του μα ήματος και μετα ά ουν τη διδασκα ία σε ερ ασία ευ άριστη και συνάμα αποδοτική. Βέ- αια, ια να επιτευ εί το κα ύτερο δυνατό αποτέ εσμα, αναμένεται η ευρύτερη ρήση τους και η ενσ μάτ σή τους, σε κα ημερινή άση, στο σ ο ικό πρό ραμμα. Παρά η α, απαιτείται και η επιμε ής επιμόρφ ση τ ν διδασκόντ ν σε αυτά, τόσο σε ε ρητική όσο και σε πρακτική άση. Επομέν ς, όπ ς μας έ ει δείξει το πρόσφατο παρε όν, το μέ ον είναι άμεσα συνυφασμένο με την Εκπαιδευτική Τε νο ο ία αφού κά ε νέα τε νο ο ία που α αναδεικνύεται α παίρνει τη έση της σι ά-σι ά μέσα στο εκπαιδευτικό μας σύστημα. 2.2 Ρομποτικά Συστήματα Για να κατανοήσουμε την έννοια του Ρομπότ, ας κοιτάξουμε την ετυμο ο ία της έξης σε διάφορες ώσσες: στα Τσέ ικα, robota σημαίνει αμισ ί - εξανα κασμένη ερ ασία, στα Σ ά ικα, rabu σημαίνει σκ ά ος ενώ στα Γερμανικά, arbeit σημαίνει ερ ασία 2. Επομέν ς, η ετυμο ο ία αυτή, μας δεί νει ότι το ρομπότ είναι μια μη ανή με σκοπό να εξυπηρετεί τον άν ρ πο. Γι αυτό, διέπεται από τους 3 νόμους της Ρομποτικής, οι οποίοι εσπίστηκαν από τον Isaac Asimov: 3 1. Ένα ρομπότ δεν μπορεί να τραυματίσει ένα αν ρώπινο ον, ή ό αδράνειας να επιτρέψει σε ένα αν ρώπινο ον να πά ει κακό. 2. Ένα ρομπότ πρέπει να υπακούει οποιεσδήποτε εντο ές του δίνονται από αν ρώπινα όντα, εκτός και αν τέτοιες εντο ές α έρ ουν σε σύ κρουση με τον πρώτο νόμο. 3. Ένα ρομπότ πρέπει να προστατεύει τη δική του ύπαρξη, όσο όμ ς αυτή η προστασία δεν έρ εται σε σύ κρουση με τους 2 πρώτους νόμους. Ρομποτικό σύστημα, οιπόν, είναι ένα μη ανικό σύστημα, το οποίο αισ άνεται σκέφτεται και επενερ εί. Και αυτά τα κάνει ιατί δια έτει αισ ητήρες, μέσ τ ν οποί ν αποκτά π ηροφορία ια το εξ τερικό περι ά ον α ά και σε σ έση με την εσ τερική του κατάσταση, δυνατότητες υπο ο ιστικής επεξερ ασίας, που του επιτρέπουν να σκέφτεται και να αμ άνει αποφάσεις, και επενερ ητές (actuators), μέσ τ ν οποί ν επενερ εί με το εξ τερικό του περι ά ον. Με τη ρα δαία ανάπτυξη του κ άδου της Ρομποτικής, έ ουν δημιουρ η εί πο ές κατη ορίες Ρομποτικών Συστημάτ ν. Μερικές από αυτές είναι οι ακό ου ες: Βιομη ανικοί ρομποτικοί ειριστές που ρησιμοποιούνται σε αριές ιομη ανίες ια την εκτέ- εση διαφόρ ν ερ ασιών Αυτόνομα αυτοκινούμενα ρομπότ τα οποία ρησιμοποιούνται ια παρο ή υπηρεσιών α ά και ια ερευνητικούς σκοπούς Μικρο-ρομποτικά συστήματα ια πιο επιδέξιες και μικρές ερ ασίες Αν ρ ποειδή-αν ρ πόμορφα ρομπότ τα οποία έ ουν εμφάνιση ασισμένη στο αν ρώπινο σώμα Εμείς α ασ ο η ούμε με τα αν ρ πόμορφα και αυτόνομα ρομποτικά συστήματα, τα οποία έ ουν αναπτυ εί πάρα πο ύ τα τε ευταία ρόνια. Αυτό το ε ονός είναι κάτι στο οποίο α ασιστούμε, αφού είναι πο ύ σημαντικό το παιδί να α η επιδρά με ένα ρομπότ που να του υμίζει άν ρ πο, οπότε να του είναι πιο οικείο και πιο εύκο ο στη μά ηση. 2.3 Εκπαιδευτική Ρομποτική Τα Ρομποτικά Συστήματα, έ ουν εισα εί στην Τριτο ά μια εκπαίδευση ς μα ήματα διδασκα ίας εδώ και αρκετές δεκαετίες. Η ένταξή τους όμ ς στην πρ το ά μια και δευτερο ά μια εκπαίδευση,

19 άρ ισε να ίνεται δει ά-δει ά τα τε ευταία ρόνια, ενώ π έον στις μέρες μας έ ει εδραι εί ια τα κα ά, με τον όρο Εκπαιδευτική Ρομποτική, όπου δη αδή η ρήση τ ν ρομποτικών συστημάτ ν, υπο οη ά την εκπαιδευτική μά ηση τ ν παιδιών. Οι ό οι που συντέ εσαν στην ένταξη της ρομποτικής στα παιδιά του δημοτικού α ά και του υμνασίου είναι οι ακό ου οι: Το κόστος ενός ρομποτικού συστήματος έ ει μει εί πάρα πο ύ σε τέτοιο α μό που να είναι προσιτό ια τον κα ένα από εμάς. Π έον, έτοιμα κατασκευαστικά και προ ραμματιστικά ρομποτικά πακέτα διατί ενται στην α ορά. Ένα από αυτά είναι και το LEGO MINDSTORMS, το οποίο π έον ρησιμοποιείται σε περισσότερα από ιδρύματα ανά το πα κόσμιο, από Δημοτικά μέ ρι και Πανεπιστήμια 4. Η επεξερ αστική ισ ύς τ ν ρομποτικών συστημάτ ν έ ει αυξη εί σε εξαιρετικά με ά ο α μό, παρά τη μεί ση του κόστους, ενώ η ύπαρξη πο ών και διαφόρ ν αισ ητήρ ν επιτρέπει την α η επίδραση με τον άν ρ πο με τρόπο πιο φυσικό από ότι τα πα αιότερα ρόνια. Η ανάπτυξη νέ ν ερ α εί ν ο ισμικού, πιο απ ών και πιο προσιτών στον απ ό ρήστη, ακόμη και σε ένα μικρό παιδί, οή ησαν στο να εισα εί η ρομποτική στα σ ο εία. Η ανά κη και η απαίτηση τ ν ίδι ν τ ν παιδιών, μικρών και με ά ν, να ασ ο η ούν με την τε νο ο ία που έπουν ύρ τους, οδή ησαν τους διδάσκοντες να εισάξουν τα ρομποτικά συστήματα στη διδασκα ία τους ς μέσο ια να κεντρίσει το ενδιαφέρον του παιδιού. Πο οί διε νείς ορ ανισμοί, όπ ς η Ευρ παϊκή Έν ση και η UNESCO, εν αρρύνουν την ένταξη της τε νο ο ίας στην εκπαίδευση επι ορη ώντας μά ιστα σ ετικά προ ράμματα, ενώ παρά η α ε ρούν ότι ο Τε νο ο ικός Α φα ητισμός, είναι δικαί μα στη δημοκρατία 5. Πο ά από τα νέα ρομποτικά συστήματα, είναι π έον αν ρ πόμορφα. Αυτό επιτρέπει, κυρί ς στα παιδιά προσ ο ικής και πρώτης σ ο ικής η ικίας, να εξοικει ούν με το ρομπότ και να δε ούν ευκο ότερα την α η επίδραση με το ρομποτικό σύστημα και κατ επέκταση τη μά ηση μέσ αυτού. Η ρομποτική στην εκπαίδευση και κυρί ς στα μικρά παιδιά, οη άει στη διδασκα ία διαφόρ ν εννοιών, όπ ς είναι τα Μα ηματικά, η Φυσική, ο Προ ραμματισμός και η ρήση Η/Υ, ο Σ εδιασμός, η Τε νο ο ία α ά ακόμη και η Ιστορία, αφού ια την δημιουρ ία μιας ρομποτικής κατασκευής, μπορεί να τους δο εί το ιστορικό υπό α ρο εκείνης της μη ανικής κατασκευής. Πέρα από τη νώση τ ν μα ημάτ ν, η Εκπαιδευτική Ρομποτική, αποσκοπεί και στην ανάπτυξη ά ν δεξιοτήτ ν τ ν παιδιών, όπ ς η ομαδικότητα, η καινοτομία, η δια είριση ενός έρ ου και ά α πο ά. Η συμ ο ή της ρομποτικής στην εκπαίδευση στις μέρες μας, στηρίζεται σε με ά ο α μό στο ε ονός ότι τα αν ρ πόμορφα ρομπότ ίνονται ό ο και περισσότερο μέρος της ζ ής μας. Τα παιδιά, συ κεκριμένα, όπ ς έ ει αποδει εί 6, τη σήμερον ημέρα με την επαφή που έ ουν με τα αν ρ πόμορφα ρομπότ, τα κατανοούν πο ύ περισσότερο από πα αιότερες ενιές. Μά ιστα, τα ε ρούν ς κοιν νικά όντα τα οποία μοιάζουν πάρα πο ύ στο αν ρώπινο είδος, αφού π έον τα παιδιά μέσα από τη φαντασία τους δημιουρ ούν εικόνες ια τις σκέψεις και τα συναισ ήματα, τις επι υμίες τους στό ους και τα κίνητρα τ ν ρομπότ. Επιπ έον, τα παιδιά επειδή έ ουν την προδιά εση και την περιέρ εια να εξερευνούν και να α η επιδρούν με νέα πρά ματα, όπ ς τα ρομπότ, αναμένουν από το ρομπότ να παίζει μαζί τους με διάφορους τρόπους. Γι αυτό και π έον τα σύ ρονα ρομπότ, οφεί ουν να είναι πο υ ειτουρ ικά και ευέ ικτα. Οι δραστηριότητες της Εκπαιδευτικής Ρομποτικής, μπορούν να ανα υ ούν και να αρακτηρισ ούν από τα ακό ου α 2 μοντέ α: pdf R.Severson, S. Carlson, Behaving as or behaving as if? Children s conceptions of personified robots and the emergence of a new ontological category 7 B. Denis, S. Hubert, Collaborative learning in an educational robotics environment 19

20 1. Η αρ ιτεκτονική ικανοτήτ ν 4 επιπέδ ν. Σε αυτή την αρ ιτεκτονική διακρίνονται 4 επίπεδα ικανοτήτ ν: Δυναμικές ικανότητες: Οι δυναμικές ικανότητες συσ ετίζονται άμεσα με το κίνητρο. Αυτό το επίπεδο είναι το πιο ευαίσ ητο αφού μπορεί πιο εύκο α να επηρεαστεί. Οι ικανότητες αυτές ανταποκρίνονται στην πρ το ου ία, τη έ ηση, την ευ αρίστηση και το κίνητρο του εκπαιδευόμενου. Επομέν ς η εκπαιδευτική ρομποτική μέσα από αυτές στο εύει στη δημιουρ ία μιας ερ ασίας με νόημα. Στρατηγικές ικανότητες: Οι ικανότητες αυτές έ ουν άμεσο σ έση με τη μετα- νώση, τη νώση δη αδή του εαυτού μας, τ ν δυνατοτήτ ν μας, τ ν αδυναμιών μας. Μέσα από την εκπαιδευτική ρομποτική, στό ος αυτών τ ν ικανοτήτ ν είναι η κοιν νικοποίηση και η επί υση προ ημάτ ν. Αποπολλαπλασιαστικές ικανότητες: Οι ικανότητες αυτές, επιτρέπουν στο ρήστη να ρει π ηροφορίες από μόνος του και να αναπτύξει συ κεκριμένες ικανότητες, όπ ς το διά ασμα, την ακοή, την επικοιν νία, το να κρατά σημειώσεις και ά ες παρόμοιες ικανότητες. Συγκεκριμένες ικανότητες: Οι συ κεκριμένες ικανότητες αφορούν συ κεκριμένα περιε- όμενα (ιστορία, ε ραφία, φυσική, εξι ό ιο). Μέσα από την εκπαιδευτική ρομποτική, οι ικανότητες αυτές στο εύουν στο να αναπτύξουν τις ικανότητες του ατόμου όσον αφορά τους υπο ο ιστές, τον προ ραμματισμό, τα η εκτρονικά, τα η εκτρικά κυκ ώματα και ά α. 2. Τα 6 μα ησιακά/διδακτικά παραδεί ματα. Αυτά τα παραδεί ματα μας δεί νουν διαφορετικά είδη δραστηριοτήτ ν μεταξύ του εκπαιδευτή και του εκπαιδευόμενου: Δημιουργία: Στη δημιουρ ία ανήκουν η κατασκευή ενός ρομπότ και ο προ ραμματισμός του μέσ μιας ώσσας προ ραμματισμού. Εξερεύνηση: Στην κατη ορία της εξερεύνησης ανήκει η ανακά υψη κάποι ν εννοιών από τον εκπαιδευόμενο, όπ ς η διαδικτυακή οή εια, οι οδη οί αναφορών και ά α. Πειραματισμός: Ο πειραματισμός του μα ητή, έ κειται στην ε ευ ερία του και την ευε- ιξία που έ ει στην κατασκευή ενός ρομποτικού συστήματος α ά και στη δια είριση τ ν ενερ ειών του. Μίμηση: Ο μα ητής, μπορεί να μιμη εί πρά ματα που μπορεί να δια άσει ή να δει και να τα αντι ράψει στο δικό του έρ ο. Υποδοχή: Ο εκπαιδευόμενος μα αίνει να δέ εται νέα πρά ματα και να μα αίνει καινούριες ιδέες. Εξάσκηση: Μέσα από την εκπαιδευτική ρομποτική και την ικανότητα τ ν εκπαιδευομέν ν να επανα ά ουν διαδικασίες, εξασκούνται σε αυτό που τους ενδιαφέρει με αποτέ εσμα να ίνονται ο οένα και κα ύτεροι. Υπάρ ουν διάφορα παραδεί ματα ρήσης της ρομποτικής στην εκπαίδευση. Μερικά παραδεί ματα είναι τα ακό ου α: 8 Σε μια εκπαιδευτική εφαρμο ή, ένας μικρός ρομποτικός ρα ίονας ρησιμοποιή ηκε ια την προώ ηση της α η επίδρασης τ ν μικρών παιδιών με το περι ά ον μέσ της αύξησης του ε έ ου που εί αν παιδιά με ειδικές ικανότητες πάν σε αντικείμενα και κοιν νικές εκδη ώσεις. Μια ά η με έτη εξέτασε τις δυνατότητες τ ν ρομπότ ς προσ ήκη στη ν στική μά ηση στους τομείς τ ν ρικών σ έσε ν και του περι α οντικού ε έ ου. 8 S.Napper, R.Seaman, Applications of Robots in Rehabilitation 20

21 Σε μια ά η εφαρμο ή, ρησιμοποιή ηκε μια διαδραστική ρομποτική συσκευή ια την κ ινική αξιο ό ηση παιδιών προσ ο ικής η ικίας. Το σύστημα αυτό ρησιμοποιή ηκε ια την παρο ή απόκρισης και ενδε όμενης διέ ερσης ια την ενίσ υση της ενερ ητικότητας, της εξερεύνησης και της ειρα ώ ησης τ ν παιδιών. Ένα ακόμη παράδει μα είναι η ρήση ενός ρομποτικού συστήματος ια τη διερεύνηση τ ν ρομπότ στην ειδική εκπαίδευση μέσα από την αξιο ό ηση τ ν αισ ητήρ ν και του συστήματος όρασης που δια έτει, με στό ο τη μεί ση της ν στικής επι άρυνσης του ρήστη του ρομπότ. Μια ακόμη πο ύ σημαντική ρήση της ρομποτικής στην εκπαίδευση, είναι και η συμ ο ή της ρομποτικής στην αντιμετώπιση προ ημάτ ν αυτισμού σε παιδιά νεαρής η ικίας. Διάφορες έρευνες και με έτες έ ιναν σε αυτό το έμα με κατά η α ρομπότ ια τη με έτη της συμπεριφορά αυτιστικών παιδιών 9. Οι έρευνες αυτές, έδειξαν ότι τα αυτιστικά παιδιά τα οποία αντιμετ πίζουν δυσκο ίες στην προσέ ιση και στη διαπροσ πική επικοιν νία, δημιούρ ησαν σταδιακά φυσική και ψυ ο ο ική σ έση με το ρομπότ και μοιράστηκαν τα συναισ ήματά τους. Αυτό ρησιμοποιή ηκε από τους ιατρούς ς ένα μέτρο εραπευτικής α ής ια τα παιδιά αυτά. Συνεπώς, η Εκπαιδευτική Ρομποτική, ε ρείται ότι α άζει την παραδοσιακή μά ηση προς το κα ύτερο. Τα παιδιά, συνδυάζουν τη μά ηση με το παι νίδι, οπότε η μά ηση επιτυ άνεται ευκο ότερα, ουσιαστικότερα και ρη ορότερα. Δίνονται παρά η α κίνητρα στους μα ητές ια να με ετήσουν και να ασ ο η ούν με την επιστήμη και την τε νο ο ία. Γι αυτό και τη σήμερον ημέρα, έπουμε ο οένα και περισσότερους κα η ητές να εντάσσουν στο πρό ραμμά διδασκα ία τους τη ρήση κάποιου ρομποτικού συστήματος ια να εξε ίξουν τη διαδικασία της μά ησης και να την κάνουν συνάμα πιο ευ άριστη. 2.4 Θε ρία του Νου (Theory of Mind) Η Θε ρία του Νου, είναι η ικανότητα κάποιου να αποδίδει πνευματικές καταστάσεις - πεποι ήσεις, προ έσεις, επι υμίες, προσποίηση, νώση - ια τον εαυτό του και τους ά ους, και να κατανοεί ότι οι ά οι έ ουν πεποι ήσεις, προ έσεις και επι υμίες διαφορετικές από τη δική του. 10 Για να το κατα ά ουμε κα ύτερα, α δώσουμε ένα πείραμα της ε ρίας του Νου στα παιδιά: Ένα παιδί κάθεται στο σαλόνι του σπιτιού του και λέει ιστορίες στη μικρότερη του αδελφή. Της λέει μια ιστορία, όπου η Sally έχει μια μπάλα, η οποία της αρέσει πολύ, και θα την κρύψει στο καλάθι που βρίσκεται μπροστά της. Μαζί με τη Sally, βρίσκεται η φίλη της η Ann με την οποία παίζουν μαζί. Σε μια στιγμή, η Sally φεύγει από το δωμάτιο, οπότε η Ann παίρνει τη μπάλα της Sally από το καλάθι και την βάζει σε ένα πράσινο κουτί που βρίσκεται δίπλα της. Η Sally επιστρέφει στο δωμάτιο και θέλει να παίξει με τη μπάλα. Τότε η αφηγήτρια, ρωτάει τη μικρή της αδερφή, πού θα ψάξει η Sally για να βρει την κρυμμένη της μπάλα. Αν η αδερφή της αφηγήτριας είναι ένα παιδί τριών χρονών, τότε θα απαντήσει στο πράσινο κουτί γιατί γνωρίζει ότι εκεί βρίσκεται η μπάλα, αλλά δεν μπορεί να φανταστεί ότι υπάρχουν άτομα με διαφορετική γνώση από τη δική της. Αν η αδερφή της αφηγήτριας είναι 4-5 χρονών, θα απαντήσει θα κοιτάξει στο καλάθι γιατί εκεί νομίζει ότι είναι. Ενώ ένα παιδί 5-6 χρονών θα απαντήσει θα κοιτάξει στο καλάθι γιατί λανθασμένα νομίζει ότι η μπάλα βρίσκεται στο καλάθι αλλά εγώ ξέρω ότι έχει μετακινηθεί στο πράσινο κουτί 11. Επομέν ς, έπουμε ότι μέ ρι τα 6 ρόνια τους τα παιδιά αναπτύσσουν αυτό που έμε Θε ρία του Νου, δη αδή αναπτύσσουν την ικανότητα να αποδίδουν πνευματικές καταστάσεις σε ά ους. 9 H. Kozima, C. Nakagawa, Y. Yasuda, Children robot interaction: a pilot study in autism therapy Robert Seyfarth: Theory of Mind, Theory-of-Mind-Robert-Seyfarth-RDFTV.mov 21

22 Την ονομάζουμε ε ρία ιατί δεν υπάρ ει κάτι στο ά ο άτομο που να μας δεί νει ότι σκέφτονται. Οπότε ο μόνος τρόπος να ε ρήσουμε ότι υπάρ ουν οι σκέψεις στους αν ρώπους οι οποίες προκα ούν ενέρ ειες, είναι να υπάρ ει μια ε ρία ια το πώς ο κόσμος δου εύει, που έει ότι οι άν ρ ποι έ ουν σκέψεις οι οποίες τους κα οδη ούν να κάνουν αυτό που κάνουν. Μια νύξη που μπορεί να υποδείξει στο άτομο τι πρόκειται το άτομο που ρίσκεται μπροστά του να κάνει, είναι η προσή ση με άση το έμμα του. Τα παιδιά μά ιστα, είναι πο ύ ευαίσ ητα στην ανί νευση του έμματος του ομι ητή τους, κυρί ς στο να ξε ρίζουν την προσή ση του ά ου με άση το εάν ο ομι ητής τους κοιτά στα μάτια ή ό ι. Αυτό είναι κάτι που μπορεί να ρησιμοποιη εί στην πρό εψη της επόμενης κίνησης ενός ρομπότ. Αν κοιτάξουμε τις κάμερες ενός αν ρ ποειδούς ρομπότ, μπορούμε να κάνουμε διάφορες παρατηρήσεις ια το που αυτές εστιάζουν. Με άση αυτές τις παρατηρήσεις, μπορούμε να κάνουμε προ έψεις ια την επόμενή του κίνηση. Όπ ς, οιπόν, ίνεται εύκο α αντι ηπτό, ένα παιδί προσ ο ικής και πρώτης σ ο ικής η ικίας που ρίσκεται στα πρώιμα στάδια ανάπτυξης της Θε ρίας του Νου, μπορεί πο ύ εύκο α να ά ει π ηροφορίες και να μά ει από ένα αν ρ πόμορφο ρομπότ αφού με άση την προσή ση με άση το έμμα και τις κάμερες του ρομπότ, α αρ ίσει να αναπτύσσει αυτήν την ικανότητα να αποδίδει πνευματικές καταστάσεις στο ρομπότ. Επομέν ς, είναι ιδανική η η ικία αυτή ια να ίνει ρήση της εκπαιδευτικής ρομποτικής στην ανάπτυξη τ ν νώσε ν του παιδιού. 2.5 Παρακο ού ηση του Β έμματος Η παρακο ού ηση του έμματος (Gaze Following) είναι μια πο ύ σημαντική συνιστώσα της αν ρώπινης κοιν νικής νόησης. Οι ενή ικες δίνουν έμφαση στο έμμα τ ν συναν ρώπ ν τους ενώ παρακινούνται να δουν τι ακρι ώς έπει ο άν ρ πος που ρίσκεται δίπ α τους. Αυτό είναι κάτι που αρακτηρίζει το αν ρώπινο είδος, αφού είναι ένας από τους μη ανισμούς που έ ει αναπτύξει ο άν ρ πος ια να αποκτήσει π ηροφορίες από ά ους αν ρώπους και πρά ματα, μέσα από την παρατήρησή τους. Η παρακο ού ηση του έμματος ενός αν ρώπου, οη άει στην αντί ηψη τ ν συναισ ημάτ ν του ατόμου που παρακο ου ούμε ενώ παρά η α μα αίνουμε τα ενδιαφέροντά του απ ά και μόνο παρακο ου ώντας τι έπει. Παρά η α, η παρακο ού ηση του έμματος οη άει στη μιμητική μά ηση όπου παρακο ου ώντας το έμμα του διδάσκοντα ίνεται ευκο ότερη η αντί ηψη τ ν προ έσεών του και τ ν στό ν του. Η κατανόηση της σημαντικότητας της παρακο ού ησης του έμματος στις αν ρώπινες κοιν νικές σ έσεις, πυροδότησαν το ενδιαφέρον της προικοδότησης τ ν ρομπότ με την ικανότητα αυτή, της παρακο ού ησης δη αδή το έμματος του ατόμου που ρίσκεται απέναντί τους. Εδώ όμ ς εννιέται ένα ερώτημα: ποιού ατόμου το έμμα α πρέπει να ακο ου εί το ρομπότ και κάτ από ποιες συν ήκες; Η απάντηση αυτού του ερ τήματος, α δώσει τη ύση στο σ εδιασμό ενός ρομπότ το οποίο ένα μικρό παιδί α μπορεί να αντι ηφ εί ς ψυ ο ο ικός πράκτορας που έπει τον έξ κόσμο. Μια σ ετική έρευνα ια αυτό το έμα 12 έ ει δείξει ότι η αν ρ πόμορφη εμφάνιση ενός ρομπότ δεν είναι ο μόνος κα οριστικός παρά οντας ια να προκα έσουν στο παιδί την παρακο- ού ηση του έμματος του παιδιού. Χρειάζεται επιπ έον την ικανότητα του ιδίου του ρομπότ να ακο ου εί το έμμα του παιδιού α ά παρά η α να μπορεί να προκα έσει κίνητρο στο παιδί ούτ ς ώστε να παρακο ου ήσει το έμμα του ρομπότ. Επομέν ς, με την εξέ ιξη τ ν αν ρ πόμορφ ν ρομποτικών συστημάτ ν και τ ν τε νο ο ιών όπ ς την παρακο ού ηση του έμματος, τα ρομπότ π έον έ ουν καταφέρει να έπονται στα μάτια τ ν παιδιών ς ψυ ο ο ικές οντότητες, εφάμι ες του αν ρώπου. Κάτι που παίζει σημαντικό 12 A. Meltzoff, R. Brooks, A. Shonb, R. Raob, Social robots are psychological agents for infants: A test of gaze following,

23 ρό ο στην εκπαιδευτική ρομποτική, αφού π έον ένα αν ρ πόμορφο ρομπότ μπορεί επάξια να παίξει το ρό ο του διδάσκοντα στα μάτια ενός παιδιού. 2.6 Θε ρία ροής παι νιδιών σο αρού σκοπού Τα παι νίδια σο αρού σκοπού (serious games) είναι παι νίδια σ εδιασμένα με πρώτιστο στό ο κάτι ά ο πέρα από τη διασκέδαση. Τα σο αρά παι νίδια σ εδιάζονται με στό ο την επί υση ενός προ ήματος. Μπορεί, έ αια, να είναι διασκεδαστικά, α ά τα παι νίδια σο αρού σκοπού έ ουν ς κύριό τους στό ο να εκπαιδεύουν, να διερευνούν ή να διαφημίζουν. Κάποιες φορές μά ιστα, τα παι νίδια αυτά υσιάζουν εσκεμμένα τη διασκέδαση και την ευ αρίστηση με στό ο να επιτύ ουν ένα σο αρό σκοπό. Η ε ρία ροής ια τα παι νίδια σο αρού σκοπού, απευ ύνεται στο ζήτημα της εστίασης και της προσο ής κατά τη διάρκεια μιας ενέρ ειας και εξετάζει το έμα της ύ ισης. Η ε ρία αυτή μπορεί να εφαρμοστεί και στα ιντεοπαι νίδια α ά κά ιστα και στις εκπαιδευτικές εφαρμο ές. Μά ιστα, ταιριάζει από υτα με τις προϋπο έσεις που έτουν τα παι νίδια σο αρού σκοπού. Η έννοια αυτή εί ε εισα εί από τον Mihaly Csikszentmihalyi. Ο Csikszentmihalyi αναφέρει τα ακό ου α ς απαραίτητες προϋπο έσεις ια τη διατήρηση του ατόμου σε κατάσταση ροής: 1. Ξεκά αροι στό οι 2. Συ κέντρ ση και προσή ση 3. Απώ εια αίσ ησης της αυτο-συνείδησης 4. Λαν ασμένη αίσ ηση του ρόνου 5. Άμεση και απευ είας ανάδραση 6. Ισορροπία μεταξύ ικανότητας και πρόκ ησης 7. Αίσ ηση προσ πικού έ ε ου 8. Ύπαρξη δραστηριότητα που ανταμεί ει εκ φύσεώς της 9. Έ ειψη ε ρή ορσης Εν ο ί οις, στην κατάσταση της Θε ρίας Ροής, οι προκ ήσεις που παρουσιάζονται και η ικανότητα του ατόμου ια την επί υσή τους, ταυτίζονται σ εδόν π ήρ ς και πο ές φορές το άτομο καταφέρνει πρά ματα που νόμιζε ότι δεν μπορεί να επιτύ ει. Σε αυτό ακρι ώς είναι ασισμένα και τα παι νίδια σο αρού σκοπού. Σκοπεύουν, με τις πιο πάν προαναφερ έντες με όδους, στη διατήρηση του ατόμου στην κατάσταση ροής. Αν κάνουν το παι νίδι πο ύ εύκο ο ια τους παί τες, τότε αυτό α επιφέρει την π ήξη του παί τη και α σταματήσει να παίζει. Αν από την ά η το παι νίδι είναι πο ύ δύσκο ο, τότε ο παί της απο οητεύεται, εκνευρίζεται και σταματά να παίζει. Μια πο ύ κα ή σ εδίαση παι νιδιών σο αρού σκοπού, περι αμ άνει τη διατήρηση τ ν παι τών σε αυτή την κατάσταση ροής Ανάπτυξη Σεναρί ν με Ρομπότ Τα τε ευταία ρόνια, έ ει εισα εί μια διαφορετική μέ οδος που αφορά τον τρόπο διεξα ής ερευνών και με ετών α ά και της ίδιας της εκπαιδευτικής μά ησης. Η μέ οδος αυτή είναι η μέ οδος 13 Marc Prensky, Digital game-based learning,

24 Σ εδιασμού ασισμένη σε Σενάρια. Η πιο ευρέ ς διαδεδομένη μέ οδος και αυτή που ρησιμοποιείται κατά κόρον τόσα ρόνια, είναι η μέ οδος σ εδιασμού με κέντρο το ρήστη. Η διαδικασία αυτή, άζει το ρήστη στο κέντρο του σ εδιασμού, οπότε στό ος είναι να δημιουρ η εί κάτι το οποίο π ηροί τις προδια ραφές του ρήστη. Αυτή η διαδικασία σ εδιασμού, όμ ς, έ ει ένα με ά ο ε άττ μα: αναφέρεται σε μια διαδικασία που υ οποιείται με άση την ήδη υπάρ ουσα τε νο ο ία που έ ει κυκ οφορήσει στην α ορά. Το πρό ημα αυτό, οδή ησε στην εισα ή της νέας με όδου σ εδιασμού με άση τα σενάρια. Η μέ οδος εισά ει τη ρήση τ ν σεναρί ν στη σ εδίαση. Τα σενάρια ρησιμοποιούνται ς κεντρικές αναπαραστάσεις κατά τη διάρκεια τ ν κύκ ν σ εδίασης περι ράφοντας πρώτα το στό ο και τις ανησυ ίες της τρέ ουσας ρήσης, ενώ έπειτα μεταμορφώνονται επιτυ ώς μέσα από επανα ηπτικές διαδικασίες α ά και διαδικασιών αξιο ό ησης. Τα σενάρια οη ούν στον οραματισμό του αποτε έσματος, παρέ ουν μια άση ια δοκιμές διε είρουν τη σκέψη ια πι ανές εκ άσεις της διαδικασίας. Όσον αφορά τώρα την εισα ή τ ν σεναρί ν στις ρομποτικές εφαρμο ές, τα σενάρια ρησιμοποιούνται ό ι μόνο ς ενδιάμεσα ήματα ια το σ εδιασμό και την ανάπτυξη της διαδικασίας ρήσης του ρομπότ, α ά και ς π αίσια παι νιδιού που επιτρέπουν στους ρήστες να αξιο ο ούν ειδικά εφαρμοσμένες ειτουρ ίες του τε ικού αποτε έσματος του έρ ου. Η πιο σημαντική όμ ς πτυ ή της ρησιμοποίησης τ ν σεναρί ν σε ένα έρ ο, είναι το ε ονός ότι δεν απευ ύνονται στην ήδη υπάρ ουσα τε νο ο ία. Τα σενάρια αναφέρονται σε ενικότερες ιδέες και επομέν ς μπορούν να εφαρμοστούν από την εκάστοτε υπάρ ουσα τε νο ο ία και ό ι μόνο από την τε νο ο ία που υπήρ ε τη στι μή που δημιουρ ή ηκε το έρ ο. Αυτό δίνει μια ευε ιξία και μια εξε ισιμότητα στο έρ ο αφού με την πρόοδο της τε νο ο ίας το έρ ο μπορεί να επανα ηφ εί με ακρι ώς την ίδια διαδικασία απ ά ρησιμοποιώντας διαφορετικά τε νο ο ικά μέσα ια ε τιώσουμε τα αποτε έσματά μας. 2.8 Gostai Suite Το Gostai Suite είναι μια σουίτα που αποτε είται από το Gostai Studio και το Gostai Lab και έ ει ς σκοπό τον έ ε ο πο ών ρομπότ με μια πιο απ οποιημένη και εύκο η διαδικασία. Το πρώτο πρό ραμμα, το Gostai Studio, είναι ένα ραφικό περι ά ον συμπεριφοράς και δια ραμμάτ ν καταστάσε ν, ένα ενσ ματ μένο ο ισμικό ανάπτυξης (IDE) το οποίο απευ ύνεται σε επα ε ματίες α ά και πρ τάρηδες στο ώρο της ρομποτικής, μέσ του οποίου μπορούν να ειριστούν οποιοδήποτε ρομποτικό σύστημα με μια νέα πρ τοποριακή μέ οδο της σ εδίασης δια ραμμάτ ν κατάστασης. Το Gostai Lab, είναι ένα πο ύ δυνατό ερ α είο ια τη σ εδίαση ενός ραφικού περι- ά οντος διασύνδεσης με το ρήστη (GUI) με απώτερο στό ο τη δημιουρ ία ραφικών στοι εί ν (widgets) μέσ τ ν οποί ν α ίνεται ασύρματος ειρισμός του ρομπότ α ά και τ ν μερών που το αποτε ούν. Το Gostai Suite είναι κτισμένο πάν σε μια π ατφόρμα ανοι τού ο ισμικού ραμμένη σε C/C++, που ονομάζεται URBI (Universal Robot Body Interface). Σκοπός της π ατφόρμας αυτής, είναι ο έ ε ος ρομπότ α ά και ενικότερα πο ύπ οκ ν συστημάτ ν. Περι αμ άνει μια συνιστώσα ι ιο ήκη σε C++ που αποτε είται από μια π ήρη ρομποτική διασύνδεση προ ραμματισμού εφαρμο ών (API). Ό α αυτά υ οποιούνται σε μια ώσσα προ ραμματισμού, την Urbiscript, που μοιάζει πο ύ με τη ώσσα Python και συνδυάζει ό α αυτά ια να περι ράψει υψη ού επιπέδου συμπεριφορές. Ο στό ος του URBI, είναι να κάνει τα ρομπότ συμ ατά και να απ οποιήσει τη διαδικασία συ ραφής προ ραμμάτ ν προ ραμματισμού τ ν ρομπότ. Όπ ς έ ει αναφερ εί, το URBI είναι ανοι τού ο ισμικού κώδικας, κάτι που σημαίνει ότι έ ει τεράστια περι ώρια εξέ ιξης. Εμείς στη διπ ματική αυτή ερ ασία, α ρησιμοποιήσουμε το Gostai Studio αφού πρώτα έ ουμε ε καταστήσει το URBI. Ο προ ραμματισμός ενός ρομπότ μέσ του Gostai Studio, είναι μια εντε ώς καινούρια ιδέα, του ά ιστον ια τα π αίσια του Ε.Μ.Π. Θα ασ ο η ούμε με το νέο στυ προ ραμματισμού που αναφέρεται στη δημιουρ ία δια ραμμάτ ν κατάστασης ια κά ε μια από τις ενέρ ειες που έ ουμε να κάνει το ρομπότ. Είναι ένας εύκο ος και πιο πρακτικός τρόπος 24

25 α η επίδρασης με το ρομποτικό σύστημα, ενώ μά ιστα έ ει απεριόριστες δυνατότητες, αφού ό του ότι αναφερόμαστε σε ο ισμικό ανοι τού κώδικα, μας δίνει τη δυνατότητα να δημιουρ ήσουμε οποιοδήποτε αντικείμενο εμείς επι υμούμε, πέρα από τα δια έσιμα που υπάρ ουν στη ι ιο ήκη UObject του URBI. 2.9 Ρομποτική Π ατφόρμα Nao Το Nao είναι ένα αυτόνομο, προ ραμματιζόμενο, αν ρ πόμορφο ρομπότ μεσαίου με έ ους το οποίο έ ει σ εδιαστεί από τη Γα ική εταιρία Aldebaran. Το Nao είναι το πιο ευρέ ς ρησιμοποιούμενο αν ρ πόμορφο ρομπότ ια ακαδημαϊκούς και εκπαιδευτικούς σκοπούς πα κοσμί ς. Η εταιρία κατασκευής του, έ ει επι έξει να κάνει την τε νο ο ία του Nao δια έσιμη σε οποιοδήποτε πρό ραμμα τριτο ά μιας εκπαίδευσης. Είναι π ήρ ς διαδραστικό και διασκεδαστικό, ενώ εξε ίσσεται συνέ εια, στοι εία που το κα ιστούν το κατα η ότερο ρομποτικό σύστημα ια εκπαίδευση μα ητών σε ό α τα επίπεδα. Η ευε ιξία του Nao, επιτρέπει στους ρήστες μια τεράστια κάμα δυνατοτήτ ν, από απ ό οπτικό προ ραμματισμό μέ ρι και πο ύπ οκα σενάρια εκμά ησης. Το Nao είναι επίσης και το επίσημο ρομπότ του Πα κοσμίου Πρ τα ήματος Ρομποτικού Ποδοσφαίρου (Robot Soccer World Cup - Robocup). Το Nao δια έτει 25 α μούς ε ευ ερίας. Αυτό είναι κάτι που το κα ιστά εξαιρετικά ευκίνητο και επιτρέπει τον προ ραμματισμό πο ύπ οκ ν κινήσε ν α ά και διαφόρ ν ορο ραφειών. Τα έρια του αποτε ούνται από 3 α η οεξαρτώμενα δά τυ α, τα οποία μπορούν να κρατήσουν μικρά αντικείμενα. Το Nao έ ει διάφορες δυνατότητες μέσ τ ν διαφόρ ν αισ ητήρ ν του. Αυτές είναι οι ακό ου ες: Το Nao ακούει. Δια έτει 4 μικρόφ να τα οποία ρίσκονται στο κεφά ι του, ενώ παρά η α δια έτει ένα σύστημα ανα νώρισης και ανά υσης της φ νής. Μπορεί να ανι νεύει έξεις που ακούει, μέ ρι τώρα μόνο στα Α ικά και στα Γα ικά. Μπορεί, επίσης, να ανι νεύσει την πη ή ενός ή ου ή μιας φ νής και να αρ ίσει να α η επιδρά. Το Nao μι ά. Μπορεί να εκφραστεί μέσ φ νής από τα δυο με άφ να που υπάρ ουν στις δυο π αϊνές μεριές του κεφα ιού του. Έ ει τη δυνατότητα σύν εσης φ νής, οπότε μπορεί να δια άσει κάτι και να το μετατρέψει σε φ νή και πά ι όμ ς μέ ρι τώρα μόνο στα Α ικά και στα Γα ικά. Το Nao έπει. Μέσ τ ν 2 καμερών που δια έτει και είναι τοπο ετημένες στο μέτ πό του και στο στόμα του, που μπορούν να απο ηκεύσουν μέ ρι και 30 εικόνες το δευτερό επτο. Επίσης δια έτει ειδικούς α όρι μους ανα νώρισης προσώπ ν και σ ημάτ ν. Το Nao αισ άνεται. Εφοδιασμένο με αισ ητήρες αφής στο κεφά ι α ά και στα πόδια του, μπορεί να αισ αν εί το ά ι μα του εριού και να α η επιδράσει. Επίσης, δια έτει αισ ητήρες πίεσης στις πατούσες τ ν ποδιών του, κάτι που του επιτρέπει να ρυ μίσει τη στάση του σώματός του. Το Nao στέκεται από μόνο του. Δια έτει ένα αξε ερόμετρο και ένα υρόμετρο τα οποία του δίνουν μια αίσ ηση ισορροπίας και του δίνουν τη δυνατότητα να στα εί όταν έ ει πέσει. Το Nao αποφεύ ει εμπόδια. Μέσ τ ν δυο ζευ αριών υπερη ητικών αισ ητήρ ν, αμ άνει ανάδραση από διάφορες αντη ήσεις. Αυτό έ ει ς αποτέ εσμα να ν ρίζει που υπάρ ουν εμπόδια και να προσπα εί να τα αποφύ ει. Επομέν ς, ίνεται εύκο α αντι ηπτό ιατί έ ουμε επι έξει το συ κεκριμένο ρομπότ ς το ρομποτικό σύστημα με το οποίο α α η επιδράσει το παιδί. Είναι αν ρ πόμορφο, στο εύει σε εκπαιδευτικούς σκοπούς, έ ει πάρα πο ές δυνατότητες, είναι π ήρ ς προ ραμματιζόμενο ενώ διατί εται στο ερ αστήριό μας, όπ ς και σε κά ε ά ο με ά ο ερ αστήριο α η επίδρασης αν ρώπ ν με μη ανές. 25

26 Σ ήμα 2.1: Το ρομπότ Nao 2.10 Arduino Το Arduino είναι μια ανοι τού κώδικα η εκτρονική προτοτυποποιημένη π ατφόρμα ασισμένη σε ευέ ικτα, εύκο α στη ρήση υ ικά και προ ράμματα. Απευ είνεται σε ό ες τις κατη ορίες αν ρώπ ν, είτε αυτοί είναι επιστήμονες, είτε είναι εκπαιδευτικοί, είτε άν ρ ποι που ασ ο ούνται με το συ κεκριμένο σαν όμπυ, είτε και σε μικρά παιδιά. Το Arduino α η επιδρά με το περι ά ον μέσ τ ν διαφόρ ν αισ ητήρ ν του και μπορεί να επηρεάσει το περι ά ον μέσ τ ν διαφόρ ν επενερ ητών που μπορούν να συνδε ούν πάν του. Η π ακέτα δια έτει ένα μικροε ε κτή ο οποίος προ ραμματίζεται με άση την ώσσα προ ραμματισμού Arduino και με το περι ά ον προ ραμματισμού Arduino. Εμείς α ρησιμοποιήσουμε το Arduino ς οή ημα ια τις αποστο ές που πρέπει να εκτε έσει το παιδί, ούτ ς ώστε μέσ αυτού να αμ άνει το ρομπότ μας π ηροφορία ια το αν η αποστο ή που έπρεπε να εκτε έσει το παιδί έ ει στεφ εί με επιτυ ία. Σ ήμα 2.2: Το Arduino 26

27 Κεφά αιο 3 Σενάριο 3.1 Η πρώτη ιδέα Λαμ άνοντας υπόψη τα όσα αναφέραμε στο προη ούμενο κεφά αιο και ν ρίζοντας τις δυνατότητες του αν ρ πόμορφου ρομπότ Nao που δια έτει το ερ αστήριό μας, σ ηματίσαμε το ακό ου ο σενάριο εκμά ησης ασικών νώσε ν αρι μητικής ια παιδιά προσ ο ικής και πρώτης σ ο ικής η ικίας. Το σενάριο που έ ουμε κατασκευάσει, έ ει ς πρ τα νιστές ένα παιδί προσ ο ικής ή πρώτης σ ο ικής η ικίας και τη ρομποτική π ατφόρμα Nao που δια έτουμε στο ερ αστήριο. Το παιδί, παίζει ένα παι νίδι σο αρού σκοπού, το οποίο ρίζεται σε διάφορα επίπεδα δυσκο ίας. Το παι νίδι α ρίζεται σε δυο μέρη: Το πρώτο μέρος, α αποτε είται από μια συνερ ασία του παιδιού με το διδάσκοντά του ή το ονέα του, όπου α ίνονται κάποια παι νίδια μεταξύ τ ν δυο και το παιδί α ανταμεί εται με ένα αρι μό νομισμάτ ν. Αυτό το κομμάτι του παι νιδιού δεν α μας απασ ο ήσει εμάς. Το δεύτερο μέρος, το οποίο και α με ετήσουμε εμείς, αφορά τη μετά αση του παιδιού στο επόμενο επίπεδο δυσκο ίας. Μετά την ο οκ ήρ ση κάποι ν παι νιδιών-δοκιμασιών με τον επι έποντά του, το παιδί α έ ει τη δυνατότητα να μετα εί στο επόμενο επίπεδο δυσκο ίας όπου π έον τα παι νίδια και οι δοκιμασίες α είναι δυσκο ότερες. Για να το επιτύ ει όμ ς αυτό, το παιδί κα είται να α η επιδράσει κατά η α με το ρομπότ. Ζητείται, δη αδή, από το παιδί, να α οράσει ρησιμοποιώντας τα νομίσματά που δια έτει, ένα συ κεκριμένο αντικείμενο, το οποίο και α παραδώσει στον επι έποντά του ια να επιτευ εί η μετά αση στο επόμενο επίπεδο. Αν τα νομίσματα που δια έτει είναι επαρκή, τότε α τα δώσει στο ρομπότ και α πάρει το ζητούμενο αντικείμενο. Αν δεν επαρκούν, τότε και υπό τις οδη ίες του ρομπότ, α εκτε έσει κάποιες αποστο ές με τις οποίες α αποκτήσει τα νομίσματα που απαιτούνται ια να α οράσει το αντικείμενο και να μετα εί στο επόμενο επίπεδο δυσκο ίας. Αυτό α είναι στην ουσία το σενάριο που α υ οποιήσουμε. 3.2 Ανα υτική Περι ραφή του Σεναρίου Θα ανα ύσουμε τώρα επτομερώς, το σενάριο που αναφέραμε πιο πάν. Το παιδί κρατάει στα έρια του ένα αρι μό νομισμάτ ν που έ ει αποκτήσει είτε κατά τη διάρκεια της πρώτης φάσης του παι νιδιού, είτε από αποστο ές που έ ει εκτε έσει κατά τη δεύτερη φάση του παι νιδιού ια να αποκτήσει ένα επι υμητό αντικείμενο. Εδώ πρέπει να σημειώσουμε, ότι τα νομίσματα αυτά που α ρησιμοποιήσει το παιδί, είναι ειδικά κατασκευασμένα νομίσματα από την εταιρία κατασκευής του ρομπότ Nao, την Aldebaran, τα οποία φέρουν ένα ειδικό 27

28 ο ότυπο επάν 1. Υπάρ ουν 10 νομίσματα με διαφορετικό ο ότυπο ια ανα νώριση από το Nao. Αυτό, διευκο ύνει μετέπειτα το στάδιο της οπτικής ανα νώρισης αυτών αφού με αυτά τα ειδικά νομίσματα είναι π έον εφικτή η οπτική ανα νώρισή τους α ά συνάμα και η καταμέτρησή τους από το Nao. Εμείς α ρησιμοποιήσουμε 4 διαφορετικά είδη νομισμάτ ν από τα δια έσιμα τα οποία α ανα υ ούν σε επόμενο κεφά αιο. Συνεπώς, κά ε ένα από τα 4 διαφορετικά νομίσματα, αντιστοι εί και σε μια τιμή. Έ ουμε επι έξει τις δια α μίσεις τ ν 1 ευρώ, 2 ευρώ, 4 ευρώ και 5 ευρώ. Επομέν ς, το παιδί κρατάει, πι ανώς, ένα συνδυασμό νομισμάτ ν. Ο επι έποντας του παιδιού, μετά το πέρας της πρώτης φάσης του παι νιδιού, έ ει εισ ρήσει στο ρομπότ μέσ του προ ράμματος Gostai Studio, το αντικείμενο που πρέπει να α οράσει το παιδί. Τότε το ρομπότ, ανακοινώνει στο παιδί το όνομα του αντικειμένου που πρέπει να α οράσει α ά και την α οραστική του αξία. Το παιδί, αφού έ ει ακούσει το αντικείμενο και την τιμή του, κα είται να δει πόσα ευρώ δια έτει σε νομίσματα και να δει αν είναι αρκετά ή ό ι ια να α οράσει το επι υμητό αντικείμενο. Είτε το παιδί αποφαν εί ότι έ ει τον απαιτούμενο αρι μό νομισμάτ ν είτε ό ι, α δώσει στο ρομπότ κάποια νομίσματα. Το ρομπότ τότε, μέσ της διαδικασίας οπτικής ανα νώρισης και καταμέτρησης τ ν νομισμάτ ν που α του δώσει το παιδί, α ε έ ξει αν αυτά τα νομίσματα είναι τα ζητούμενα σε σ έση με το αντικείμενο που έ ει εισα εί από τον επι έποντα, οπότε σε αυτή τη σύ κριση διακρίνουμε τρεις περιπτώσεις: Εάν η αξία του αντικειμένου είναι ίση με την αξία τ ν νομισμάτ ν που έ ει πάρει το ρομπότ, τότε στην ουσία α έ ουμε επιτυ ία. Το ρομπότ α ενημερώνει το παιδί ότι έ ει ά ει το σ στό αρι μό νομισμάτ ν και επομέν ς α του επιτρέπει να πάρει το επι υμητό αντικείμενο. Εάν η αξία του αντικειμένου είναι μικρότερη από την αξία τ ν νομισμάτ ν που έδ σε το παιδί, τότε το ρομπότ α ενημερώσει το παιδί ότι έ ει δώσει περισσότερα νομίσματα από αυτά που στην πρα ματικότητα στοι ίζει το αντικείμενο και α το ανα κάσει να ξαναδεί τα νομίσματά του, να δει τι έκανε ά ος και να ξαναδώσει στο ρομπότ το σ στό αρι μό, π έον, νομισμάτ ν. Οπότε η διαδικασία σύ κρισης τ ν νομισμάτ ν επανα αμ άνεται εώς ότου το παιδί να δώσει το σ στό αρι μό νομισμάτ ν, τον οποίο προφανώς και κατέ ει απ ά κάνει ά ος στις αρι μητικές του πράξεις. Εάν η αξία του αντικειμένου είναι με α ύτερη από την αξία τ ν νομισμάτ ν που έδ σε το παιδί στο ρομπότ, τότε το ρομπότ α ενημερώσει το παιδί ότι τα νομίσματα που δια έτει δεν έιναι επαρκή, οπότε ια να συμπ ηρώσει τον απαιτούμενο αρι μό νομισμάτ ν, ρειάζεται να εκτε έσει κάποιες αποστο ές. Οι αποστο ές αυτές α ίνουν είτε αποκ ειστικά με τη ρήση του Nao είτε με τη συνερ ασία και τη συμ ο ή της π ατφόρμας Arduino. Μετά το πέρας αυτών τ ν αποστο ών, το Nao α κρίνει αν οι αποστο ές έ ουν εκτε εστεί σ στά ή ό ι. Αν έ ουν εκτε εστεί σ στά, τότε α επιτρέψει στο παιδί να πάρει από ένα κουτί που α ρίσκεται δίπ α του, τον υπο ειπόμενο αρι μό νομισμάτ ν που ρειάζεται ια να αποκτήσει στο αντικείμενο και να επανα ά ει τη διαδικασία παράδοσης και σύ κρισης τ ν νομισμάτ ν από το ρομπότ. Αν, πά ι, η αποστο ή δεν έ ει εκτε εστεί σ στά, το ρομπότ α ενημερώσει το παιδί ότι πρέπει να εκτε έσει ξανά την αποστο ή ιατί στην προη ούμενή του προσπά εια απέτυ ε Περι ραφή αποστο ών Οι αποστο ές, α ποικί ουν ανά ο α με την υπο ειπόμενη αξία σε ευρώ που ρειάζεται το παιδί να αποκτήσει. Ανά ο α, δη αδή, με τη διαφορά τ ν ευρώ που έ ει το παιδί από τα ευρώ που ρειάζεται πρα ματικά ια να α οράσει το αντικείμενο, α υπάρ ει και μια αποστο ή. Θα φτιάξουμε συνο ικά 1 Νao References CD 28