Interactions robotiques en télépresence individualisées pour les enfants autistes.

Individualized Telepresence Robotic Interactions for Autistic Children.

• Auteur / Autrice : Carole Fournier
• Direction : Abderrahmane Kheddar, Amaria Baghdadli
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : SYAM - Systèmes Automatiques et Micro-Électroniques
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 09/12/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Informatique, de Robotique et de Micro-électronique de Montpellier
• Jury : Président / Présidente : David Cohen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abderrahmane Kheddar, Amaria Baghdadli, Sophie Sakka, Mohamed Chetouani, Anastasia Bolotnikova
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Sakka, Mohamed Chetouani

Mots clés

Mots clés libres

Téléprésence

Robotique Humanoïde

Autisme

Avatar

Telepresence

Humanoid Robotics

Autism

Avatar

Résumé

L’apparition des robots sociaux dans le paysage des outils thérapeutiques est de plus en plus acceptée. En effet, des études commencent à démontrer l’impact positif sur l’apprentissage de compétences de communication fondamentales pour des enfants autistes. A l’heure où une nouvelle politique nationale est lancée pour améliorer la prise en charge précoce ; il est important de développer des outils innovants pour venir en renfort aux professionnels de santé. La personnalisation des solutions de soin pour chaque enfant est aussi un critère essentiel de cette prise en charge. Parmi les outils innovants on trouve la robotique sociale, à travers des humanoïdes de petites tailles, préprogrammés pour exécuter des tâches d'interaction prédéfinies avec les enfants autistes. Depuis quelques années, des solutions autonomes et basées sur la réaction des enfants émergent. Cette thèse suggère, à contrario, de téléopérer un robot humanoïde par le personnel soignant. La téléprésence permet une interaction selon le vouloir du personnel soignant et de bénéficier de l’expertise des thérapeutes. Notre téléopération est à ce jour bilatérale. A terme, elle vise à être rendue semi-autonome grâce aux données collectées en séances. L’autonomisation permettrait alors d’alléger les sessions des spécialistes, voire d’améliorer la qualité des soins apportés aux enfants. Ainsi, un système de téléprésence, moyennant des outils de réalité virtuelle, a été mis en place avec une solution immersive. Le système est inspiré du concours de robotique ANA Avatar XPrize. Il a pour but d’être simple d’utilisation, et de répondre aux contraintes mécaniques liées au robot Pepper. Des échanges ont été menés avec le Centre de Ressources Autisme (CRA) de Montpellier pour définir les besoins et attentes des parties prenantes (thérapeutes et enfants autistes). Une étude pilote a également été menée afin de définir l’acceptabilité du robot par les professionnels de santé. Nous avons établi un protocole “I-ROBI”, validé par un Comité de Protection des Personnes (ID Clinical Trial : NCT05991791). Ce protocole vise à évaluer : (1) l’impact de l’utilisation d’un robot téléopéré sur l'apprentissage de compétences de communication et d’interaction sociale chez des enfants autistes, et (2) l’utilisabilité du robot comme outil pour les thérapeutes. Le modèle d’intervention vient proposer une adaptation de l’Early Start Denver Model (ESDM) avec deux thérapeutes et un enfant. L’efficacité est évaluée par un design d’étude particulier: le Single Case Experimental Design (SCED). Ce modèle répond à un besoin de maximiser les preuves avec un nombre réduit de participants qui ont des profils variés comme dans le TSA. Le SCED repose alors sur un nombre élevé et répétitif d’interventions (17 sessions par enfant). L’analyse des résultats de cette étude révèle que l’utilisation d’un robot dans ce cadre nécessite encore de nombreux ajustements et améliorations. Nous ne pouvons pas conclure sur l’impact positif ou dépréciatif de ce système. Sur le long terme, un désintéressement des enfants a été observé. Pour d’autres, le robot a généré de l’anxiété ou de la peur durant les premières sessions. Le manque de dextérité du robot a aussi restreint le nombre d’activités possibles. Du côté du personnel soignant, la téléprésence n’est pas confortable et génère de la frustration. D’un autre côté, le développement de nouveaux robots plus anthropomorphes et avec plus de dextérité comme le Unitree G1, offrent des possibilités d’interactions plus complexes. Aussi, l’explosion de l’intelligence artificielle devrait permettre de développer des solutions autonomes plus robustes dans les années à venir. De nouvelles études doivent être menées pour comprendre les designs robotiques et interventionnels adéquats utilisant ces nouvelles technologies.

The emergence of social robots as a therapeutic tool is being studied more and more. Indeed, studies are beginning to demonstrate the positive impact on the learning of fundamental communication skills for autistic children. At a time when a new national policy is being launched to improve early care, it is important to develop innovative tools to support healthcare professionals. Personalising care solutions for each child is also an essential criterion for this interventional care. Innovative tools include social robotics, with small humanoids pre-programmed to perform predefined interaction tasks with autistic children. For some years now, autonomous solutions based on children's reactions have been emerging. This thesis suggests, on the other hand, to teleoperate a humanoid robot by caregivers. Telepresence allows an adaptation according to the will of the user and to benefit from the expertise of therapists. At the moment, our teleoperation is bilateral. Ultimately, it aims to become semi-autonomous, thanks to the data collected during sessions. The autonomisation would then make it possible to ease the sessions of specialists, and even improve the quality of care provided to children. A telepresence system, using virtual reality tools, has been set up with an immersive solution. The system was inspired by the ANA Avatar XPrize robotics competition. It is designed to be easy to use and to meet the mechanical constraints of the Pepper robot. Discussions were held with the Centre de Ressources Autisme (CRA) in Montpellier to define the needs and expectations of stakeholders (therapists and autistic children). A pilot study was also carried out to determine the robot's acceptability to healthcare professionals. We have drawn up an ''I-ROBI'' protocol, validated by a Committee for the Protection of Individuals (Clinical Trial ID: NCT05991791). This protocol aims to evaluate: (1) the impact of using a remotely operated robot on the learning of communication skills and social interactions in autistic children, et (2) the usability of the robot as a tool for therapists. The intervention model proposes an adaptation of the Early Start Denver Model (ESDM) with two therapists and one child. Effectiveness is evaluated using a specific study design: the Single Case Experimental Design (SCED). This model responds to the need to maximise evidence with a small number of participants who have a variety of profiles, as in ASD. The SCED is therefore based on a high and repetitive number of interventions (17 sessions per child). Analysis of the results of this study reveals that the use of a robot in this context still requires many adjustments and improvements. We cannot conclude on the positive or negative impact of this system. In the long term, we observed that some children lost interest. For others, the robot generated anxiety or fear during the first sessions. The robot's lack of dexterity also limited the number of possible activities. For care staff, telepresence was uncomfortable and frustrating. On the other hand, the development of new, more anthropomorphic robots with greater dexterity, such as the Unitree G1, offers more complex possibilities for interaction. The explosion in artificial intelligence should also make it possible to develop more robust autonomous solutions in the years to come. New studies need to be conducted to understand the appropriate robotic and interventional designs using these new technologies.