Bonbon – ein 1,27 m großer und 40 kg schwerer Roboter, der von einer Gruppe von Dozenten der Militärtechnischen Akademie entwickelt wurde, kann Grundschülern beim Englischunterricht helfen, mit ihnen kommunizieren und beim Singen und Tanzen.
Ein humanoider intelligenter Roboter, der den Englischunterricht für Grundschüler unterstützt (Bonbon), ist ein Forschungsthema im Rahmen des Nationalen Schlüsselprogramms für Wissenschaft und Technologie bis 2025.
Das Thema wurde von der Militärtechnischen Akademie vorgeschlagen und vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie zur Umsetzung ausgewählt. Bisher hat der Nationale Wissenschafts- und Technologierat dies akzeptiert und gebilligt. Dem Produkt wurde im Oktober 2023 vom Ministerium für geistiges Eigentum ein Gebrauchslösungspatent erteilt.
„Wir freuen uns über den Erfolg des Projekts“, sagte Projektmanager Dr. Le Dinh Son.
Ihm zufolge zeige das Produkt, dass einheimische Wissenschaftler die Techniken und Technologien des Roboterdesigns beherrschen. Entwickeln Sie grundlegende Softwaretechnologien und erstellen und lösen Sie Probleme der künstlichen Intelligenz in den Bereichen Audio-, Bild- und natürliche Sprachverarbeitung.
Roboterherstellungsprozess einer Gruppe von Dozenten der Militärtechnischen Akademie. Foto: Zur Verfügung gestellt von der Akademie
Herr Son sagte, dass er schon lange intelligente Roboter entwerfen und herstellen wollte, die auf der Integration fortschrittlicher Technologien für den Einsatz in der Bildung basieren.
„Viele Länder wie Japan, China und Südkorea haben Roboter eingeführt, um das Lehren und Lernen zu unterstützen. Sie sind zu effektiven Lehrassistenten geworden, die Kindern den Zugang zu Wissen durch Technologie ermöglichen. Wir hoffen, dass Vietnam solche Roboter haben wird“, erzählte Herr Son.
Die knapp 20 Dozenten der Militärtechnischen Akademie und der Koordinierungseinheiten sind für den Einsatz ab 2020 vorgesehen und wurden in drei Gruppen aufgeteilt, die für die Bereiche Informationstechnologie, Steuerung und Mechanik zuständig sind.
Die Problemstellung bestand von Anfang an darin, einen Roboter zu schaffen, der über intelligente Verarbeitungsmodule mit Worten, Augenausdrücken oder Körpergesten auf Menschen reagieren und mit ihnen interagieren kann.
Das Hauptproblem besteht darin, das Hardwaresystem so zu entwerfen und herzustellen, dass ein Roboter mit einem freundlichen, menschenähnlichen Aussehen entsteht, der für Grundschulkinder geeignet ist. Darüber hinaus kann sich der Roboter flexibel vollautomatisch oder per manueller Fernsteuerung bewegen.
In Bezug auf die Software müssen Roboter Anforderungen hinsichtlich der Fähigkeit zum Sprechen, Bewegen und Verarbeiten integrierter Probleme erfüllen, die auf der Anwendung künstlicher Intelligenz in der Bild-, Ton-, Gesten- und Aktivitätserkennung basieren.
Das Betriebssystem muss den stabilen Betrieb von Verarbeitungsalgorithmen und Steuerprogrammen unterstützen und insbesondere eine Echtzeitsynchronisierung gewährleisten.
„Das Ziel des Teams besteht darin, Roboter dazu zu bringen, auf natürliche Weise zu sprechen und sich zu bewegen“, sagte Herr Son.
Dr. Le Dinh Son erzählt vom Roboter Bonbon, 26. März. Foto: Minh Minh
Das Team hat sich etwa zwei Jahre lang auf die Forschung in dieser Richtung konzentriert und musste dabei manchmal jedes noch so kleine Detail berechnen, etwa wie der Roboterarm für die Schüler sicher gemacht werden kann oder wie die Sprache der Schüler anhand unterschiedlicher Tonlagen genau erkannt werden kann. Auch das Erkennen der Gesten der interagierenden Person, damit der Roboter angemessen reagieren kann, ist ein schwieriges Problem.
Als Ergebnis schuf das Team einen etwa 1,27 m großen und 40 kg schweren Roboter. Der Oberkörper ist menschenähnlich und verfügt über 21 Bewegungsstufen, darunter 6 Stufen für die Arme, 3 Stufen für jede Hand und 3 Stufen für den Kopf. Der Unterkörper ist ein mobiles Modul mit drei omnidirektionalen Rädern, sodass sich der Roboter frei auf einer horizontalen Ebene bewegen kann.
„Die Softwaremodule, die die Roboterbewegungen steuern, werden hauptsächlich auf der Grundlage des Roboterbetriebssystems (ROS) entwickelt. Dabei werden Ressourcen recht flexibel integriert und verwaltet sowie Funktionsblöcke angepasst“, erzählte Herr Son.
Bonbon kann Unterrichtssituationen nach den Vorgaben des Lehrers durchführen, z. B. Inhalte präsentieren, Vokabeln vermitteln und üben, neue Satzstrukturen lehren, frei zu einem bestimmten Thema kommunizieren oder singen und tanzen.
Wenn ein Schüler beispielsweise fragt „Wer ist Messi“, antwortet der Roboter auf Englisch: „Er ist ein berühmter argentinischer Fußballspieler.“
Darüber hinaus kann Bonbon Diskussionsthemen anregen, Spiele organisieren und jubeln, wenn die Schüler etwas richtig oder falsch machen.
Bonbon-Roboter. Foto: Minh Minh
Zusätzlich zu Design und Herstellung nahm das Forschungsteam Kontakt mit Grundschullehrern und Ausländern auf, um sie bei der Digitalisierung von Dokumenten, Skripten für Unterrichtsstunden und Aktivitäten während des Unterrichts zu unterstützen. Um für Kinder geeignete Sprachdaten zu erhalten, suchten sie auch vietnamesische Studenten in den USA und baten sie um Unterstützung.
„Das ist sehr schwierig und erfordert viel Mühe. Glücklicherweise erhielt die Gruppe von den Lehrern tatkräftige Unterstützung“, sagte Herr Son.
Nach Covid-19 brachte das Forschungsteam den Bonbon-Roboter in mehrere Grundschulen in Hanoi und Bac Kan, um ihn zu testen und Feedback zur Verbesserung des Produkts zu erhalten.
An der Nghia Tan-Grundschule in Hanoi hat der Bonbon-Roboter Englischlehrer dabei unterstützt, den Schülern das Singen beizubringen, Spiele zu spielen, Vokabeln und Satzbau zu lehren, mit den Schülern das Sprechen zu üben usw.
Vertreter der Schule schätzten, dass der Roboter neue Funktionen und Lernmaterialien mit standardmäßigem muttersprachlichem englischem Akzent hinzufügen könne.
„Sowohl Lehrer als auch Schüler sind vom Unterricht begeistert. Die Lehrer haben Zugang zu moderner Technologie, die Schüler nehmen den Unterricht gut auf und die Interaktion nimmt zu. Roboter helfen den Schülern auch dabei, während des Unterrichts auf Englisch zu kommunizieren“, sagte sie.
Der Bonbon-Roboter tanzt, singt und beantwortet Fragen. Video: Minh Minh
Die Testergebnisse zeigen, dass der Roboter die erforderlichen Funktionen und technischen Parameter erfüllt. Laut Herrn Son ist dies für das Team eine Motivation, weiter zu forschen, um seine Manipulationsfähigkeit, Intelligenz und Funktionen für eine breite Anwendung zu verbessern.
„Insgesamt können Roboter Dienste wie Rezeption, Tourismus, Produktwerbung, die Beantwortung von Behördengängen und das Erteilen von Anweisungen unterstützen. Dies wird die nächste Forschungsrichtung sein“, teilte Herr Son mit.
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