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Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs
Kleber de Oliveira Andrade
OrientadorProf. Dr. Glauco Augusto de Paula Caurin
São Carlos – Dezembro de 2016
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Conteúdo Programático
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 2
• Introdução• Conceitos Fundamentais• Balanceamento de Jogos• Algoritmos Evolutivos• Abordagem Proposta• Experimentos e Resultados• Conclusões
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Conteúdo Programático
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• Introdução• Conceitos Fundamentais• Balanceamento de Jogos• Algoritmos Evolutivos• Abordagem Proposta• Experimentos e Resultados• Conclusões
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Introdução
Expectativa de Vida
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Introdução
Causas de Morte
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Introdução
Serious games
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Introdução
Reabilitação Robótica
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Introdução
Objetivo / Hipótese
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É a proposição e implementação do ajuste de dificuldade online em jogos para reabilitação auxiliada por robôs, construindo um AE para satisfazer os quatro requisitos (SPRONCK; SPRINKHUIZEN-KUYPER; POSTMA, 2003): i) rapidez; ii) efetividade; iii) robustez; iv) eficácia, obtendo então a seguinte resposta para a seguinte afirmação:
É possível construir um Algoritmo Evolutivo capaz de adaptar a dificuldade online de jogos destinados à prática de reabilitação auxiliados por dispositivos
robóticos, satisfazendo requisitos de rapidez, eficácia, robustez e eficiência.
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Introdução
Objetivos Específicos
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1. Proposição de um AE para reabilitação robótica;
2. Modelagem e programação de um jogo;3. Implementação de um jogador virtual;4. Análise dos operadores evolutivos;5. Configuração automática dos
parâmetros do AE;6. Realização de experimentos extensivos;
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Conteúdo Programático
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• Introdução• Conceitos Fundamentais• Balanceamento de Jogos• Algoritmos Evolutivos• Abordagem Proposta• Experimentos e Resultados• Conclusões
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Conceitos Fundamentais
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Conceitos FundamentaisAcidente Vascular Encefálico
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Conceitos FundamentaisReabilitação Robótica
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Conceitos FundamentaisReabilitação Robótica
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Conceitos FundamentaisSerious Games
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Jogos
Serious Games
Serious Games para
Reabilitação
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Conceitos FundamentaisSerious Games para Reabilitação
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Conceitos FundamentaisDiversão e Flow nos Jogos
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Conteúdo Programático
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• Introdução• Conceitos Fundamentais• Balanceamento de Jogos• Algoritmos Evolutivos• Abordagem Proposta• Experimentos e Resultados• Conclusões
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Balanceamento de Jogos
Balanceamento Estático
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• Número limitado de níveis de dificuldade• Jogadores não sabem definir o nível adequado• Configuração afeta apenas atributos dos NPCs
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Balanceamento de Jogos
Balanceamento Dinâmico
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• Ajustes de Parâmetros• Scripts Dinâmicos• Aprendizagem por Reforço• Algoritmos Genéticos• Outros
• Redes Neurais• Fuzzy
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Conteúdo Programático
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• Introdução• Conceitos Fundamentais• Balanceamento de Jogos• Algoritmos Evolutivos• Abordagem Proposta• Experimentos e Resultados• Conclusões
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Algoritmos Evolutivos
AE típico
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Algoritmos Evolutivos
Tipos de AEs
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Algoritmos EvolutivosRepresentação e População
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Algoritmos EvolutivosMétodos de Seleção
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• Roleta (RWS)• Torneio (TOS)• Ordenação (LRS)• Ordenação Exponencial (ERS)• Ordenação Geométrica (GRS)• Boltzmann (BOS)
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Algoritmos EvolutivosMétodos de Reprodução
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• Média Simples (AX)• Média Geométrica (GAX)• Aritmético (ARC)• Flat (FC)• Blend (BLX-α) • Heurístico (HC)
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Algoritmos EvolutivosMétodos de Mutação
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• Uniforme (UM)• Gaussiana (GM)• Creep (CM)
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Algoritmos EvolutivosElitismo e Critérios de Parada
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• Elitismo• Manter indivíduos
• Parada• Número máximo de gerações• Tempo máximo de processamento• Número máximo de avaliações• Gerações seguidas sem melhorias• Convergência
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Conteúdo Programático
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• Introdução• Conceitos Fundamentais• Balanceamento de Jogos• Algoritmos Evolutivos• Abordagem Proposta• Experimentos e Resultados• Conclusões
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Abordagem Proposta
Síntese da Abordagem
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Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 32
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Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 33https://www.facebook.com/thecatcher4rehab
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Abordagem Proposta
Espaço do Jogo
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Abordagem Proposta
Algoritmo do Jogo
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Abordagem PropostaModelagem do Jogador
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Abordagem PropostaModelagem do Jogador
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Abordagem PropostaAlgoritmo Evolutivo Proposto
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Abordagem PropostaRepresentação e População
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Abordagem Proposta
Função de Avaliação
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Abordagem PropostaSeleção e Operadores Genéticos
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Abordagem Proposta
Configuração Automática
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Abordagem PropostaRepresentação e População
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Abordagem Proposta
Função de Avaliação
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Abordagem PropostaSeleção e Operadores Genéticos
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 45
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Conteúdo Programático
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 46
• Introdução• Conceitos Fundamentais• Balanceamento de Jogos• Algoritmos Evolutivos• Abordagem Proposta• Experimentos e Resultados• Conclusões
![Page 47: Doutorado - Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062821/588776831a28ab22358b757f/html5/thumbnails/47.jpg)
Experimentos e Resultados
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 47
Definição da plataforma
Testes dos Jogadores
Virtuais
Configuração
Automática
Testes com os novos
parâmetros
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Experimentos e ResultadosArquitetura Robótica
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 48
![Page 49: Doutorado - Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062821/588776831a28ab22358b757f/html5/thumbnails/49.jpg)
Experimentos e ResultadosJanela de Tempo
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 49
• Espera 10% do tempo• Função linear de deslocamento
https
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Experimentos e ResultadosControle de Impedância
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 50
https
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.be/
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C54a
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Experimentos e ResultadosAE1 - Parâmetros Manuais
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 51
kd =
ks =
ke
= ka
= 1
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Experimentos e ResultadosAE1 - Parâmetros Manuais
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 52
kd =
ks =
ke
= ka
= 1
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Experimentos e ResultadosAE1 - Parâmetros Manuais
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 53
kd =
ks =
ke
= ka
= 1
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Experimentos e ResultadosAE1 - Parâmetros Manuais
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 54
kd =
ks =
ke
= ka
= 1
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Experimentos e ResultadosAE1 - Parâmetros Manuais
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 55
kd =
ks =
ke
= ka
= 1
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Experimentos e ResultadosAE1 - Parâmetros Manuais
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 56
kd =
ks =
ke
= ka
= 1
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Experimentos e ResultadosConfiguração Automática
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 57
kd =
0.3
483;
ks =
0.4
679;
ke
= 0.
6692
; ka
= 0.
5319
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Experimentos e ResultadosConfiguração Automática
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 58
kd =
0.3
483;
ks =
0.4
679;
ke
= 0.
6692
; ka
= 0.
5319
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Experimentos e ResultadosConfiguração Automática
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 59
kd =
0.3
483;
ks =
0.4
679;
ke
= 0.
6692
; ka
= 0.
5319
![Page 60: Doutorado - Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062821/588776831a28ab22358b757f/html5/thumbnails/60.jpg)
Experimentos e ResultadosConfiguração Automática
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 60
kd =
0.3
483;
ks =
0.4
679;
ke
= 0.
6692
; ka
= 0.
5319
![Page 61: Doutorado - Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062821/588776831a28ab22358b757f/html5/thumbnails/61.jpg)
Experimentos e ResultadosConfiguração Automática
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 61
kd =
0.3
483;
ks =
0.4
679;
ke
= 0.
6692
; ka
= 0.
5319
![Page 62: Doutorado - Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062821/588776831a28ab22358b757f/html5/thumbnails/62.jpg)
Experimentos e ResultadosConfiguração Automática
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 62
kd =
0.3
483;
ks =
0.4
679;
ke
= 0.
6692
; ka
= 0.
5319
![Page 63: Doutorado - Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062821/588776831a28ab22358b757f/html5/thumbnails/63.jpg)
Experimentos e ResultadosConfiguração Automática
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 63
kd =
0.3
483;
ks =
0.4
679;
ke
= 0.
6692
; ka
= 0.
5319
![Page 64: Doutorado - Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062821/588776831a28ab22358b757f/html5/thumbnails/64.jpg)
Conteúdo Programático
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 64
• Introdução• Conceitos Fundamentais• Balanceamento de Jogos• Algoritmos Evolutivos• Abordagem Proposta• Experimentos e Resultados• Conclusões
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Conclusões
Conclusões
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 65
i. Rapidez: o algoritmo é computacionalmente rápido
ii. Efetividade: o algoritmo deve apresentar um comportamento tão bom quanto o estático
iii. Robustez: o algoritmo deve ser robusto quanto a aleatoriedade
iv. Eficácia: o algoritmo deve ser eficiente quanto as oportunidades de aprendizagem
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Conclusões
Contribuições
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 66
![Page 67: Doutorado - Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062821/588776831a28ab22358b757f/html5/thumbnails/67.jpg)
Conclusões
Trabalhos Futuros
Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs 67
i. Testes com um grupo saudável. Movimento reais x virtuais
ii. Testes clínicos com pacientes pós AVE.
Melhorar o perfil virtual
iii. Comparação com outros algoritmos.iv. Melhoria do jogo atual.v. Projetar jogos para diversos DoF.
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Adaptação de Dificuldade em Jogos de Reabilitação Auxiliados por Robôs
Kleber de Oliveira Andrade
OrientadorGlauco Augusto de Paula Caurin
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