Social Robotics for Disabled Students: An Empirical Investigation of Embodiment, Roles and Interaction

Resumen Técnico: Robótica Social para Estudiantes con Discapacidad

Planteamiento del Problema
Los estudiantes con discapacidad en la educación superior (ES) enfrentan barreras institucionales y sociales significativas al acceder a apoyo, incluyendo procedimientos prolongados, información insuficiente y altas demandas socioemocionales. Los mecanismos de apoyo existentes a menudo no logran satisfacer las necesidades de estos estudiantes, ya que casi la mitad evita plantear sus problemas debido a la complejidad de los procedimientos y el 45% carece de información suficiente sobre los ajustes disponibles. Si bien los robots sociales han mostrado potencial en cuanto a compromiso y asistencia, existe una brecha crítica en la comprensión de cómo estas tecnologías se alinean con las experiencias vividas de los estudiantes con discapacidad. Específicamente, no está claro cómo los diferentes encarnaciones de los robots (física frente a desencarnada) y los roles de interacción (informativo frente a emocional) afectan las percecciones de comprensión, las demandas de energía social, la claridad de la información, la dificultad de la tarea y la privacidad. Además, la investigación previa suele basarse en modelos médicos de la discapacidad o centrarse en poblaciones neurotípicas, fallando en abordar la naturaleza heterogénea de la discapacidad en la interacción humano-robot (HRI).

Metodología
El estudio empleó un diseño experimental intra-sujetos con 31 estudiantes con discapacidad de la Universidad de Cambridge. Los participantes participaron en una sesión de 60 minutos que involucró seis condiciones derivadas de un diseño factorial 3x2:

• Roles: Se probaron dos roles de interacción:
  1. Guía de orientación (Signposting): Un guía informado que proporciona orientación accionable y dirección de recursos (p. ej., encontrar políticas de grabación de clases).
  2. Interlocutor de reflexión (Sounding Board): Un compañero conversacional que facilita la autorreflexión y la resolución de problemas mediante el cuestionamiento guiado sin proporcionar soluciones directas.
• Encarnaciones (Embodiments): Cada rol fue entregado a través de tres modos:
  1. Robot Físico: Un robot humanoide (Pepper) que utiliza una arquitectura de diálogo híbrida (flujos pre-guionizados + respuestas de la API de GPT-4) con gestos expresivos y voz.
  2. Agente Desencarnado: Un agente solo de voz (Amazon Echo Dot) que ejecuta la misma lógica de diálogo y síntesis de voz que el robot, pero carece de presencia física.
  3. Control: Una interfaz estándar de computadora portátil/navegador web (para la orientación) o un formulario de autoderivación ficticio (para la reflexión) que representa el estado actual de las cosas.

Recopilación y Análisis de Datos
Los datos se recopilaron a través de:

• Cuestionarios a nivel de tarea: Escalas de Likert de 5 ítems diseñadas específicamente y administradas después de cada tarea, mapeando cinco preguntas de investigación (RQ) sobre comprensión, energía social, acceso a la información, dificultad de la tarea y privacidad.
• Cuestionarios Pre/Post: Ítems estandarizados que evalúan las actitudes hacia los robots sociales para el apoyo a la discapacidad.
• Escalas Estandarizadas Post-estudio: La Escala de Evaluación de la Interacción Humano-Robot (H-REIS) que mide sociabilidad, agencia, animacidad y perturbación; y la Escala de Actitudes Negativas hacia los Robots (NARS).
• Entrevistas Semi-estructuradas: Realizadas post-interacción para reunir información cualitativa.

El análisis cuantitativo utilizó modelos lineales de efectos mixtos (considerando el tipo de discapacidad como un efecto fijo y al participante como un efecto aleatorio) y pruebas no paramétricas (Wilcoxon signed-rank) debido a la distribución de los datos no normal. Los datos cualitativos se sometieron a un análisis temático reflexivo iterativo.

Resultos Clave

• Comprensión Percibida (RQ1): El robot físico fue percibido como significativamente más comprensivo que el agente desencarnado en ambos roles. Sin embargo, este efecto fue moderado por el tipo de discapacidad; la ventaja fue menor para participantes con Autismo, dificultades de movilidad y otras condiciones crónicas de larga duración.
• Demandas de Energía Social (RQ2):
  • En la tarea de orientación (signposting), la condición de control (computadora portátil) requirió significativamente menos energía social que tanto el robot como el agente. El robot requirió más energía que el control.
  • En la tarea de reflexión (sounding board), no se encontraron diferencias significativas en la energía social entre el robot, el agente y el control.
  • El tipo de discapacidad moderó estos efectos; por ejemplo, la ventaja de energía del control sobre el agente fue menor para participantes con Autismo.
• Acceso y Claridad de la Información (RQ3): No se encontraron diferencias significativas entre el robot, el agente y el control respecto a la utilidad o claridad de la información.
• Dificultad de la Tarea (RQ4): En la tarea de reflexión, el agente desencarnado fue calificado como más difícil que el control. En la tarea de orientación, no se encontraron diferencias significativas entre las condiciones.
• Preocupaciones de Privacidad (RQ5): En la tarea de orientación, el control fue percibido como más privado que el agente desencarnado, mientras que el robot no difirió significamente del control. En la tarea de reflexión, las percepciones de privacidad fueron comparables en todas las condiciones.
• Encarnación y Percepción (H-REIS): El robot físico fue calificado significativamente más alto en sociabilidad y animacidad que el agente desencarnado. Por el contrario, el robot fue percibido como más perturbador que el agente en general, aunque esto varió según el grupo de discapacidad (por ejemplo, los participantes con dificultades de movilidad encontraron al agente más perturbador que al robot, mientras que aquellos con Dificultades Específicas de Aprendizaje y Autismo encontraron al robot más perturbador).
• Cambios de Actitud: Tras la interacción, los participantes reportaron una aprensión significativamente mayor y una menor utilidad percibida de los robots sociales en comparación con sus puntuaciones previas a la interacción.

Contribuciones Clave y Significado
El artículo afirma ser el primer cuerpo sostenido de trabajo que investiga cómo se percibe y se interactúa con la forma encarnada de un robot específicamente por parte de estudiantes con discapacidad en la educación superior. Sus contribuciones principales incluyen:

1. Evidencia Empírica sobre la Encarnación: Demuestra que, si bien la encarnación física mejora las percepciones de comprensión, sociabilidad y animacidad, no mejora universalmente el desempeño de las tareas ni reduce las demandas de energía social. En algunos casos (p. ej., búsqueda de información rutinaria), un robot físico puede imponer costos de energía social más altos que una interfaz web estándar.
2. Diferenciación de Roles: El estudio destaca que el impacto de la encarnación depende de la tarea. La encarnación ofrece beneficios relacionales en contextos de apoyo emocional, pero puede no ofrecer ventajas funcionales para la obtención de información simple.
3. Heterogeneidad de la Discapacidad: Los hallazgos subrayan que la discapacidad no es un monolito; diferentes tipos de discapacidad (p. ej., Autismo vs. dificultades de movilidad) interactúan de manera distinta con la encarnación del robot, particularmente en cuanto a las percepciones de perturbación y energía social.
4. Implicaciones Éticas y Prácticas: El estudio identifica que la interacción directa con robots puede aumentar la aprensión y disminuir la utilidad percibida, lo que sugiere la necesidad de una gestión cuidadosa de las expectativas. Argumenta que, para que los robots sean efectivos, deben integrarse en las infraestructuras institucionales con protecciones de privacidad robustas y diseñarse para minimizar las cargas sociales innecesarias.

Conclusión
El estudio concluye que los robots sociales tienen el potencial de mitigar las barreras de accesibilidad al proporcionar una presencia no juiciosa y comprensiva, particularmente para tareas relacionales. Sin embargo, aún no superan a los métodos de auto-guía en cuanto al acceso a la información y la realización de tareas. Los autores enfatizan que el desarrollo futuro debe estar fundamentado en las experiencias vividas de diversos estudiantes con discapacidad, yendo más allá de un enfoque de "talla única" para abordar la compleja interacción entre la encarnación, el tipo de tarea y los perfiles de discapacidad individuales.