面向自闭症儿童的音乐治疗机器人平台：一项初步研究

自闭症谱系障碍（ASD）儿童在言语与非言语沟通技能方面存在缺陷，包括运动控制、轮流互动和情绪识别。社交辅助机器人等创新技术已被证明是自闭症治疗的可行方法。本文提出了一种新颖的基于机器人的音乐治疗平台，用于建模并改善ASD儿童的社会反应与行为。我们的自主社交交互系统由三个模块组成。我们采用短时傅里叶变换（Short-time Fourier Transform）和莱文斯坦距离（Levenshtein distance）来满足设计需求：a）“音乐检测”与 b）“智能评分与反馈”，这使得NAO能够理解音乐，并在适用时向用户提供额外的练习与口头反馈。我们设计并实施了六次人机交互（HRI）会话，其中包括四次干预会话。九名ASD儿童与七名典型发育（Typically Developing）儿童参与了共计五十次HRI实验会话。利用我们的平台，我们通过皮肤电活动（EDA）信号收集并分析了社会行为变化与情绪识别数据。实验结果表明，大多数参与者能够以约70%的准确率完成运动控制任务。9名ASD参与者中有6人表现出稳定的音乐演奏轮流行为。使用支持向量机（Support Vector Machines）的自动情绪分类结果表明，ASD组的情绪唤醒可通过EDA生物信号被检测并良好识别。总之，我们的数据分析结果（包括基于EDA信号的情绪分类）表明，所提出的机器人音乐治疗平台是一种有吸引力且前景广阔的辅助工具，有助于促进ASD儿童精细运动控制与轮流技能的提升。