The Interaction Design of Teaching Assistant Robots based on Reinforcement Theory - With an Emphasis on the Measurement of the Subjects' Impressions and Preferences -

강화 이론에 근거한 교사 보조 로봇 인터랙션 디자인에 관한 연구 - 로봇에 대한 인상과 선호도 측정을 중심으로 -

This study examines whether the reinforcement theory could be effectively applied to teaching assistant robots between a robot and a student in the same way as it is applied to teaching methods between a teacher and a student. Participants interacted with a teaching assistant robot in a 3 (types of robots: positive reinforcement vs. negative reinforcement vs. both reinforcements) by 2 (types of participants: honor students vs. backward students), within-subject experiment. Three different types of robots, such as 'Ching-chan-ee' which gives 'positive reinforcement', 'Um-bul-ee' which gives 'negative reinforcement', and 'Sang-bul-ee' which gives both 'positive and negative reinforcement' were designed based on the reinforcement theory and the token reinforcement system. Subjective impressions and preferences were measured according to the types of robots and the types of participants. Participants preferred the positive reinforcement robot most, and the negative reinforcement robot least. Regarding the number of stimulus, in case of the negative reinforcement robot for honor students, the less the stimulus is, the more positive the impressions toward the robot are. The findings demonstrate that the reinforcement interaction is important and effective factor which determines children's preferences and impressions for teaching assistant robots. The results of this study can be implicated as an effective guideline to interaction design of teaching assistant robots.

본 연구는 교사의 교수 방식에서 효과적으로 사용되는 행동주의 학습이론 중 강화 이론이 교사 보조 로봇에도 효과적으로 적용되는지를 검토하는 데 그 목적이 있다. 피험자내 설계 실험(n=36)으로 성적유형에 따른 우등, 열등 피험자가 강화 유형에 따른 세 가지 로봇의 인터랙션(2*3)을 경험케 했다. 즉, 강화이론과 토큰강화 방식에 기초해 '정적 강화'를 제공하는 로봇('칭찬이'), '부적 강화'를 제공하는 로봇('엄벌이'), '정적 강화'와 '부적 강화'를 모두 제공하는 로봇('상벌이')의 인터랙션을 디자인하고 로봇유형과 피험자의 성적유형에 따른 학생들의 로봇에 대한 인상 및 선호도를 알아보았다. 결과적으로 학생들은 정적 강화를 제공하는 로봇을 가장 선호하고, 부적 강화를 제공하는 로봇을 가장 덜 선호함이 검증되었다. 또한, 강화의 자극을 디자인함에 있어서는 우등 학생에게 부적 강화를 제공하는 로봇에서 로봇이 주는 자극수가 낮을수록 로봇에 대한 긍정적 인상이 증가함을 알 수 있었다. 본 연구 결과는 강화 유형에 따른 학생들의 교사 보조 로봇에 대한 인상 및 선호도를 검증하며, 교사 보조 로봇의 인터랙션 디자인에 효과적인 가이드라인으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.