From CreaCube to EscapeCube: trying to add internal sensors to collect data automatically

De CreaCube à EscapeCube : une tentative d’ajout de capteurs internes pour permettre une collecte de données automatique

Axel Palaude (1) , Lucie Bannay (2) , Baptiste Bernard (3, 4) , Thierry Viéville (1)

1 Mnemosyne - Mnemonic Synergy
2 ENSC - Ecole Nationale Supérieure de Cognitique
3 ENSEIRB - Ecole Nationale Supérieure d'Electronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux
4 Institut Polytechnique de Bordeaux

CreaCube is a problem solving activity requiring both computational thinking and creative problem-solving, in which the subject tries to assemble four cubes into one structure with a specific performance. We made the assumption that device-related observables such as cubes position evolution in space may be used to automatically determine subject-related observables which can then be interpreted in relation to certain behaviors or emotions. This article details the design of new material for the CreaCube activity in order to create a new set of modular robotic cubes. This paper describes the analysis developed, step-by-step, and what pitfalls and failures we faced during the analysis of the requirements for developing new modular cubes. The goal of developing a new set of robotic cubes aims to facilitate automatic data collection but also to ensure a large diffusion of the task to collect more data automatically. First, the analysis of existing Human Robot Interactions (HRI) within the CreaCube task is developed through UML charts based on the instructions of the task and the anticipation of the HRI. Second, we discussed the physical elements of the new set of cubes, aiming at an easy open-source manufacturing for anyone interested in activities for the development of computational thinking. Third, we implemented a conditional statement algorithm trying to automatically collect device-related observables despite an unknown set of unpredicted but possible behaviors.

CreaCube est une activité de résolution de problème qui requiert à la fois un recours à la pensée informatique et à la résolution de problème créatif, lors de laquelle le sujet doit assembler quatre cubes en une seule structure avec une propriété de mouvement. Nous avons fait l’hypothèse que les observables relatifs à l’état du support physique comme l’évolution de la position des cubes dans l’espace pourraient être utilisés pour déterminer automatiquement les observables relatifs au sujet comme les comportements ou les émotions. Ce rapport détaille le développement d’une nouvelle version de CreaCube. Il décrit pas à pas les étapes mises en place pour ce développement, en détaillant les différents obstacles qui se sont posés durant celui-ci. L’objectif est de développer un nouvel ensemble de cubes robotiques permettant de faciliter la collecte automatique des données. L’analyse de l’interaction homme-machine (IHM) de la tâche CreaCube est développée à travers des schémas UML basés sur les instructions de la tâche et l’anticipation de l’IHM. Ensuite, nous discutons des éléments physiques de nouveaux cubes, en visant une production facile et open-source pour un accès facilité pour une large diffusion de la tâche pour quiconque est intéressé dans le développement de la pensée informatique. Enfin, nous implémentons un algorithme conditionnel afin de déduire les observables relatifs au support à partir des données collectées par les nouveaux cubes, malgré un ensemble de conditions non exhaustif.

Mots clés: data collection; eduational robotics; learning analytics; creative problem-solving

Mots clés: collecte de données; analyse de l'apprentissage; robotique éducative; résolution créative de problème

Domaines: Education; Neurosciences; Intelligence artificielle [cs.AI]

Axel Palaude, Lucie Bannay, Baptiste Bernard, Thierry Viéville. From CreaCube to EscapeCube: trying to add internal sensors to collect data automatically. [Technical Report] RT-0517, Inria & Labri, Université de Bordeaux. 2022, pp.18. ⟨hal-03687237v2⟩