Roboter, der tanzen, singen und Englisch als Ausbilder an einer Militärschule unterrichten kann

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Bonbon – ein 1,27 m großer und 40 kg schwerer Roboter, der von einer Gruppe von Dozenten der Militärtechnischen Akademie entwickelt wurde, kann beim Englischunterricht helfen, mit Grundschülern kommunizieren und mit ihnen singen und tanzen.

Ein humanoider intelligenter Roboter, der den Englischunterricht für Grundschüler unterstützt (Bonbon), ist bis 2025 ein Forschungsthema im Rahmen des Nationalen Schlüsselprogramms für Wissenschaft und Technologie.

Das Projekt wurde von der Militärtechnischen Akademie vorgeschlagen und vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie zur Umsetzung ausgewählt. Der Nationale Rat für Wissenschaft und Technologie hat es bereits angenommen und genehmigt. Das Produkt erhielt im Oktober 2023 vom Ministerium für geistiges Eigentum ein Utility Solution Exclusive Certificate.

„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, grundlegende Softwaretechnologien entwickeln und gleichzeitig Probleme der künstlichen Intelligenz bei der Verarbeitung von Ton, Bildern und natürlicher Sprache aufbauen und lösen können.

Dozent einer Militärschule erfindet intelligenten Roboter zum Englischunterricht — Der Prozess der Roboterherstellung durch eine Gruppe von Dozenten der Militärtechnischen Akademie. Foto: *Zur Verfügung gestellt von der Akademie*

Herr Son sagte, dass er schon lange intelligente Roboter auf der Grundlage integrierter fortschrittlicher Technologien für den Einsatz im Bildungsbereich entwickeln und herstellen wollte.

„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“, erklärte Herr Son.

Die knapp 20 Dozenten der Militärtechnischen Akademie und der Koordinierungseinheiten wurden für den Einsatz ab 2020 in drei Gruppen eingeteilt, die für die Bereiche Informationstechnologie, Steuerung und Mechanik zuständig sind.

Das von Anfang an gestellte Problem bestand darin, einen Roboter zu entwickeln, der über intelligente Verarbeitungsmodule auf Menschen mit Worten, Augenausdrücken oder körperlichen Gesten reagieren und mit ihnen interagieren kann.

Das Hauptproblem besteht darin, das Hardwaresystem zu entwickeln und herzustellen, um einen Roboter mit einem freundlichen, menschenähnlichen Aussehen zu schaffen, der für Grundschulkinder geeignet ist. Darüber hinaus kann sich der Roboter flexibel bewegen, vollautomatisch oder durch manuelle Fernsteuerung.

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 bei der Bild-, Ton-, Gesten- und Aktivitätserkennung basieren.

Das Betriebssystem muss den stabilen Ablauf von Verarbeitungsalgorithmen und Steuerprogrammen unterstützen und insbesondere die 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 berichtet über den Bonbon-Roboter. Foto: Minh Minh — Dr. Le Dinh Son berichtet über den Bonbon-Roboter, 26. März. Foto: *Minh Minh*

Das Team forschte etwa zwei Jahre lang in dieser Richtung und musste dabei manchmal jedes noch so kleine Detail berechnen, beispielsweise wie der Roboterarm für Schüler sicher gestaltet werden kann oder wie die Sprache der Schüler anhand verschiedener Tonlagen präzise erkannt werden kann. Auch die Gesten der interagierenden Person zu erkennen, damit der Roboter angemessen reagieren kann, ist ein schwieriges Problem.

Das Team entwickelte einen etwa 1,27 m großen und 40 kg schweren Roboter. Der Oberkörper ähnelt dem eines Menschen und verfügt über 21 Bewegungsebenen, darunter sechs für die Arme, drei für jede Hand und drei für den Kopf. Der Unterkörper ist ein mobiles Modul mit drei omnidirektionalen Rädern, die dem Roboter die freie Bewegung auf horizontaler Ebene ermöglichen.

„Die Softwaremodule zur Steuerung der Roboterbewegungen werden hauptsächlich auf Grundlage des Roboterbetriebssystems (ROS) entwickelt. Dabei werden Ressourcen recht flexibel integriert und verwaltet und Funktionsblöcke angepasst“, erklärte 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.

Roboter Bonbon tanzender Babyhai. Foto: Minh Minh — Bonbon-Roboter. Foto: *Minh Minh*

Zusätzlich zu Design und Herstellung kontaktierte das Forschungsteam Grundschullehrer und Ausländer, um sie bei der Digitalisierung von Dokumenten, Skriptstunden 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 begeisterte Unterstützung von den Lehrern“, sagte Herr Son.

Nach Covid-19 brachte das Forschungsteam den Bonbon-Roboter zu mehreren Grundschulen in Hanoi und Bac Kan, um ihn zu testen und Feedback zur Verbesserung des Produkts zu erhalten.

An der Nghia Tan Primary School 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 kamen zu dem Schluss, dass der Roboter neue Funktionen und Lernmaterialien mit muttersprachlichem englischen 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 außerdem, während des Unterrichts auf Englisch zu kommunizieren“, sagte sie.

Die Testergebnisse zeigten, dass der Roboter die erforderlichen Funktionen und technischen Parameter erfüllte. Laut Herrn Son ist dies für das Team eine Motivation, die Forschung fortzusetzen, um seine Manipulationsfähigkeit, Intelligenz und Funktionen für eine breite Anwendung zu verbessern.

„Insgesamt können Roboter Dienstleistungen wie Rezeption, Tourismus, Produktwerbung, die Beantwortung von Verwaltungsangelegenheiten und die Erteilung von Anweisungen unterstützen. Dies wird die nächste Forschungsrichtung sein“, teilte Herr Son mit.

Duong Tam

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