Interação Humano-Robot

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Interacción humano robot en el proyecto ROBSEN
Conference Paper · June 2017
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Miguel Angel Salichs
University Carlos III de Madrid
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Fernando Alonso Martín
University Carlos III de Madrid
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Maria Malfaz
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José Carlos Castillo
University Carlos III de Madrid
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Jornadas Nacionales de Robótica 
Spanish Robotics Conference 
8-9 Junio 2017 http://jnr2017.ai2.upv.es 
 
 
 
 
Interacción humano robot en el proyecto ROBSEN 
 
Miguel Ángel Salichs a,1, Fernando Alonso-Martín a,2, María Malfaz a,3, José Carlos Castillo a,4, Esther Salichs a,5, Álvaro 
Castro-González a,6, Marcos Maroto Gómez a,7, Jonatan Alcocer-Luna a,8, Enrique Fernández Rodicio a,9 
a Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, Universidad Carlos III de Madrid, Av. de la Universidad, nº30, 28911 Leganés, España 
 
 
 
 
Resumen 
El actual envejecimiento de la población, principalmente por el aumento de la esperanza de vida y las bajas tasas de natalidad, hace 
que la asistencia a las personas de edad avanzada en los países desarrollados sea un gran problema debido a cuestiones sociales y 
demográficas.. El objetivo principal del proyecto ROBSEN ha sido desarrollar robots para investigar las posibilidades que ofrece la 
robótica social y asistencial para ayudar a personas mayores, en especial con algún tipo de deterioro cognitivo. No se pretende que 
los robots sustituyan a los cuidadores, sino que son planteados como ayudas para facilitar y aliviar su carga de trabajo. La 
interacción del robot con el usuario supone un gran reto desde el punto de vista tecnológico por dos motivos: el tipo de usuarios y el 
entorno de la interacción. El hecho de que se trate de personas mayores, con un cierto deterioro cognitivo, hace que el sistema de 
Interacción Humano-Robot (HRI de sus siglas en inglés) tenga que ser lo más natural posible, además, estos usuarios puede que 
tengan la visión y/o audición posiblemente disminuida, y que exista un posible desconocimiento del manejo de la tecnología actual, 
etc. Por otro lado, este tipo de robots debe estar diseñado para trabajar en un entorno real (en casas, centros geriátricos, centros de 
día, etc.), con las dificultades técnicas que conlleva. Los objetivos específicos del proyecto están relacionados principalmente con 
avances técnicos muy significativos, como construir nuevos robots asistenciales, con distintas habilidades, como entretenimiento 
asistencia personal, vigilancia, y estimulación física y/o cognitiva. Los robots y las tecnologías desarrolladas han sido evaluadas en 
entornos reales como es un centro de día, con mayores y sus cuidadores. En estas pruebas ha sido fundamental la participación en el 
proyecto de la Fundación Alzheimer España (FAE). Copyright © 2017 CEAPalabras Clave: 
Robots sociales, robots asistenciales, demencia, enfermedad de Alzheimer, cuidado de ancianos 
 
Datos del Proyecto: 
Denominación del proyecto: Desarrollo de robots sociales para ayuda a mayores con deterioro cognitivo. 
Referencia: DPI2014-57684-R 
Investigador/es responsable/es: Miguel Á. Salichs (UC3M) 
Tipo de proyecto (internacional, nacional, autonómico, transferencia): Nacional 
Entidad/es financiadora/s: Gobierno de España 
Fecha de inicio/fin: 01/01/2015 - 30/06/2016 
 
 
1 salichs@ing.uc3m.es, 
2 famartin@ing.uc3m.es 
3 mmalfaz@ing.uc3m.es 
4 jocastil@ing.uc3m.es 
5 esalichs@ing.uc3m.es 
6 acgonzal@ing.uc3m.es 
7 marmarot@pa.uc3m.es 
8 jalcolcer@ing.uc3m.es 
9 enrifern@ing.uc3m.es 
Jornadas Nacionales de Robótica 2017 
1. Introducción 
La asistencia a las personas de edad avanzada en los 
países desarrollados constituye actualmente un problema 
social y demográfico. Un informe de la Comisión Europea 
sobre el envejecimiento (Dictorate-General for Economic and 
Financial Affairs, 2012) estima que la población europea 
mayor de 65 años casi se duplique, pasando del 17% en 2010 
al 30% en 2060. Centrándonos en el grupo de personas que 
más cuidados demandan, los mayores de 80 años, la cifra se 
prevé que casi se triplique alcanzando el 12% de la población. 
Según esta misma fuente, este envejecimiento de la población 
provocará que el gasto público en atención sanitaria alcance el 
8’3% del PIB en la zona Euro para esa misma fecha. El gasto 
público dedicado a cuidados prolongados, especialmente 
demandado por la franja de población de mayores de 80 años, 
se duplicará llegando al 3’4% del PIB en el 2060. 
Este envejecimiento de la población, debido al aumento 
de la esperanza de vida y las bajas tasas de natalidad, hace que 
cada vez haya menos jóvenes que puedan cuidar a la gran 
población de mayores. Para el 2060, se prevé que la mano de 
obra descienda del actual 67% al 56% en 2060 (Dictorate-
General for Economic and Financial Affairs, 2012). Como 
consecuencia, la relación entre personas en situación de poder 
trabajar y los mayores de 65 estará en 2 personas 
potencialmente activas frente a una persona mayor. 
Por otra parte, mientras las personas mantengan un cierto 
grado de autonomía, la internación en un centro especializado 
no suele ser la mejor solución, ya que la mayoría de la gente 
mayor prefiere seguir viviendo en sus hogares el mayor tiempo 
posible. Según los estudios de Gabriel y Bowling (Gabriel & 
Bowling, 2004), el disfrute de su casa y la permanencia en 
ella, así como disponer de independencia y control sobre sus 
propias vidas, contribuyen a mejorar la calidad de vida de los 
mayores de 65 años. 
Muchos países han puesto en marcha programas de 
investigación para intentar paliar estos problemas mediante el 
uso de robots. Más específicamente, el uso de robots sociales 
por parte de personas mayores dependientes en su entorno 
habitual se prevé que mejorará: (i) el coste económico que 
supone para los sistemas sanitarios nacionales, (ii) el déficit de 
personal cualificado para las tareas de asistencia de personas 
mayores, y (iii) la calidad de vida de este colectivo. 
Es evidente que los robots no pueden sustituir totalmente 
a los cuidadores humanos en sus tareas y que su misión es sólo 
ayudar y complementar a estos cuidadores. Con la tecnología 
actual no es posible desarrollar robots que sean capaces de 
sustituir a las personas en determinadas tareas. Además, el 
cariño y el afecto que prestan los cuidadores representan el 
mayor beneficio para los mayores, y éste no debe ser 
sustituido. Sin embargo, existen tareas que pueden ser tediosas 
para los cuidadores y que pueden ser realizadas por robots. Es 
aquí donde la tarea del cuidador se ve complementada por un 
robot social. Además, hay que tener en cuenta que, en la 
mayoría de los casos, el cuidador es un familiar del mayor. En 
el caso de ser, por ejemplo, su cónyuge, éste suele ser también 
otra persona mayor. Por otro lado, si el cuidador es una 
persona joven, como un hijo, tiene que compatibilizar el 
cuidado del mayor con la atención a su propia familia y a sus 
actividades laborales. Por lo tanto, los beneficios del uso de 
robots en este ámbito no sólo afectan al anciano, sino también 
al cuidador que puede ver aliviada su carga y disfrutar de 
mayores tiempos de descanso. 
2. Descripción del Proyecto 
El objetivo principal del proyecto ROBSEN era investigar 
las posibilidades que ofrece la robótica social para ayudar a 
personas mayores, en especial a aquellas que presenten algún 
tipo de deterioro cognitivo. Esta ayuda se centra en cuestiones 
vinculadas a la interacción entre el usuario y el robot, como 
pueden ser monitorización de las actividades del usuario, 
entretenimiento, gestión de información, estimulación 
cognitiva, etc. En este proyecto no se pretendía que el robot 
asista físicamente al usuario, sino que el robot proporcionara 
una serie de servicios basados en la interacción entre ambos. 
Aunque el usuario principal es la persona mayor, en el 
proyecto también se contempla la ayuda que puede dar el 
robot a cuidadores y terapeutas. Esto es de particular 
relevancia cuando el anciano sigue viviendo en el entorno 
familiar. En estas condiciones, en la mayoría de los casos los 
cuidadores suelen ser familiares del mayor que, además de 
este cuidado, tienen que seguir con sus actividades 
profesionales y familiares habituales. Se pretende que el robot 
ayude, en parte, a hacer la actividad del cuidador más 
llevadera, pero en ningún caso pretende sustituirle. 
Es muy importante resaltar que los usuarios a quienes va 
dirigido el robot no son ni mucho menos todos iguales. Cada 
persona es un mundo, con diferentes gustos, educación, etc. Y 
a su vez, el deterioro cognitivo puede ser muy diferente de 
unas personas a otras. Por esta razón, el robot tiene que 
adaptarse a las particularidades de cada usuario. En este 
sentido, una parte muy relevante del proyecto es estudiar cómo 
se puede hacer esta personalización del robot por parte de 
personal especializado: médicos, terapeutas, psicólogos, etc. 
Además, esta personalización no puede ser estática ya que el 
estado del usuario puede ir cambiando, entre otros motivos, 
por la evolución del deterioro cognitivo. Esto es 
particularmente relevante en algunas enfermedades, como por 
ejemplo en el caso de la enfermedad de Alzheimer. Para 
ayudar a los profesionales que cuidan al enfermo a tomar las 
decisiones más apropiadas, incluida la personalización del 
robot, está previsto que el robot lleve un registro de las 
actividades del usuario. El médico que atiende al mayor puede, 
por ejemplo, usar esta información para valorar 
periódicamente su estado. 
Para llevar a cabo estos objetivos, en el proyecto se 
diseñaron y construyeron varios robots que fueron probados 
con usuarios reales en entornos también reales (fuera de 
laboratorios). En estas pruebas fue fundamental la 
participación en el proyecto de la Fundación Alzheimer 
España (FAE), tanto en la búsqueda de ubicaciones y usuarios 
con los que probar los robots, como en la evaluación de los 
resultados por parte de los expertos: psicólogos, médicos, 
terapeutas, etc. 
 
Jornadas Nacionales de Robótica 2017 
3. Otros trabajos relacionados 
Muchos de los trabajos de investigación en robótica para 
personas de edad avanzada están relacionados con el 
desarrollo de robots sociales, cuyas principales funciones están 
vinculadas a la interacción con el mayor, para entretenerle, 
hacerle compañía, etc. (Broekens, Heerink, y Rosendal, 
2009). La mayoría de los robots que se están desarrollando en 
este campo tienen una capacidad muy limitada de interacción 
con objetos externos. El campo en el que se ha avanzado más 
es el de robots afectivos, que cubren un papel muy semejante 
al de una mascota (Heerink et al., 2013). Las posibilidades de 
la terapia con mascotas ha sido muy estudiadaen el campo de 
la psicogeriatría (Roth, 2000), y muchos de los robots 
afectivos intentan emular algunas de estas posibilidades. Otro 
tipo de robots social más novedoso y en el que se ha trabajado 
mucho menos, es en el de robots con capacidades de 
interacción humano-robot que intenta ser semejante a la 
interacción entre humanos (Feil-Seifer y Mataric, 2005). Es en 
este tipo de robots en el que se centra este proyecto. 
Entre los proyectos europeos dedicados a la asistencia a 
personas mayores cabe mencionar los proyectos Accompany 
(Accompanyproject.eu, 2014), Alias (Project Overview | 
AAL-Alias, 2014), CompanionAble (CompanionAble, 2014), 
Hobbit (Fischinger et al., 2013), and Ksera (ksera-project.eu, 
2014). 
4. Retos científicos 
La mayoría de las intervenciones en el cuidado de los 
mayores con demencia no están basadas en una técnica 
sistematizada o estructurada. Todas estas intervenciones 
dirigidas al cuidado de personas con demencia están 
destinadas a mantener y estimular las capacidades preservadas 
del individuo y con ello ralentizar el declive que pudiera venir 
generado por factores externos (Tárraga et al, 1999). 
A pesar del trabajo que se está realizando en este campo, 
existe poca evidencia sobre la eficacia real de los mismos. Se 
tiene importantes problemas metodológicos: 
• La propia naturaleza de la enfermedad, progresiva y 
clínicamente heterogénea condiciona la aplicación de 
los diferentes programas y la evaluación de su eficacia. 
• La dificultad de estandarizar y comparar resultados 
con protocolos de intervención grupal, que sean al 
mismo tiempo individualizados. 
• La elección de parámetros de eficacia adecuados, 
capaces de medir el efecto de la intervención, no sólo 
en el área cognitiva, sino también conductual y 
funcional. 
• Las dificultades en el diseño de estudios 
multicéntricos, aleatorizados con un grupo control, con 
un número suficiente de pacientes que permita obtener 
conclusiones acerca de la eficacia del método 
empleado. 
• La mayor parte de los estudios están realizados con 
muestras pequeñas. 
 
Uno de los retos más importantes en el ámbito de las 
intervenciones terapéuticas es demostrar la efectividad de los 
métodos utilizados. Se trata de ver si realmente se produce 
mejorías en las capacidades cognitivas y funcionales de la vida 
diaria y si se modifica de alguna manera el curso de la 
enfermedad. 
 
5. Retos tecnológicos 
La consecución de los objetivos del proyecto conlleva un 
gran avance en el estado del arte de diversos aspectos 
científico-técnicos. En primer lugar el despliegue de robots 
sociales asistenciales en entornos no controlados (casas, 
residencias, centros de día, etc.) y operados por personal no 
técnico. Para una experiencia satisfactoria de los usuarios es 
necesario un funcionamiento robusto del sistema. Para ello, los 
desarrollos en arquitecturas de control, sistemas de toma de 
decisión, etc., son clave. Actualmente apenas existen robots 
que operen de esta manera y se espera que éste sea el inicio 
para lograr llevar los robots sociales a ambientes cotidianos, 
con el alto impacto que esto conlleva. Además, la 
comunicación entre el mayor y el robot entraña muchas 
dificultades: lograr avances en los sistemas de diálogos 
naturales multimodales y su aplicación a todas las áreas de la 
robótica consiguiendo un gran impacto. Finalmente, se avanza 
en el desarrollo de aplicaciones asistenciales y de 
entretenimiento de los robots sociales. Estas funcionalidades 
se pueden aplicar a otros sectores poblacionales además de las 
personas mayores, aumentando su impacto. Impacto social y 
económico El envejecimiento de la población presentará 
importantes retos sociales, como quién se encargará del 
cuidado de personas que necesiten asistencia, y su coste. El 
uso de robots que ayuden en estas tareas pretende aliviar estos 
problemas desarrollando funcionalidades relacionadas con: 
seguridad, asistencia, entretenimiento y salud. Por lo tanto, se 
espera que sean aceptados rápida y fácilmente por la sociedad. 
El potencial nicho de mercado (personas mayores con 
problemas cognitivos) es importante y se prevé que siga 
creciendo. Por lo que se espera un alto impacto económico 
surgido de la explotación de los resultados así como una 
amplia difusión científica. 
 
6. Escenarios con usuarios 
Los robots sociales pueden interactuar con los pacientes en 
diferentes modos o escenarios de interacción. Para la elección 
de estos escenarios se han llevado a cabo varios encuentros 
con terapeutas. En estos encuentros, o mesas redondas, en las 
que han participado científicos, psicólogos, terapeutas, y 
cuidadores se han especificado los siguientes escenarios: 
 
• Seguridad. 
o El robot actúa como un vigilante. Cuando el 
paciente abandona la habitación o entra en una 
“zona restringida” el robot genera una alarma. 
Llamando o enviando un mensaje al cuidador. 
 
• Asistente Personal. 
o Localizar objetos del entorno. El robot es capaz 
de informar al paciente de la localización de 
determinados objetos, como por ejemplo el 
abrigo, el cepillo de dientes, etc. 
o Recordar eventos. El robot puede recordarle al 
paciente cierto tipo de eventos: horario de la 
medicación, cumpleaños, cita con el médico, 
etc. El recordatorio puede verse acompañado de 
Jornadas Nacionales de Robótica 2017 
vídeos para ayudar a comprender el mensaje 
transmitido. 
o Localizar al propio paciente. En algunas 
ocasiones el paciente olvida donde se encuentra. 
En este caso el robot puede ayudarle a 
recordarle dónde se encuentra. 
o Responder a preguntas frecuentes. El paciente 
en algunas ocasiones puede olvidar datos 
personales como su nombre propio y de sus 
familiares, edad, etc. En este caso el robot puede 
actuar como fuente de conocimiento capaz de 
responder a estas preguntas recurrentes. 
 
• Entretenimiento. 
o Contador de historias. El robot cuenta cuentos. 
Estos relatos pueden estar personalizados al 
sujeto en cuestión. 
o Entrevistador. El robot le hace preguntas al 
paciente para que este último se explaye 
relatando sucesos o anécdotas vividas. 
o Juegos. El robot entretiene al paciente jugando 
con el varios juegos. Estos juegos pueden estar 
basados en el uso de la voz, del tacto, la tableta, 
etc. 
o Contador de noticias. El robot puede contar las 
noticias que vayan sucediendo a lo largo del día 
y que sean de interés al paciente. 
o Reproductor multimedia. El robot puede 
entretener al paciente con diferente contenido 
multimedia: fotos personales, música de su 
interés, vídeos caseros (cumpleaños, bodas …). 
o Afectivo. El robot puede demandar cariño o 
afecto como si de una mascota o un bebé se 
tratase. El objetivo es crear un lazo emocional 
con el paciente para aumentar el enganche. 
 
• Estimulación. 
o Estamos trabajando activamente en el desarrollo 
de escenarios que exploten las tareas de 
estimulación. Sin embargo, todavía no han sido 
desarrolladas. 
 
 
Figure 1. El robot social Mini (fotografía original tomada el 25 de Mayo 
de 2017 en el laboratorio de robots sociales de la UC3M). 
 
Algunos de estos escenarios se han llevado a cabo en varias 
sesiones con pacientes de un centro de día de Madrid y el 
robot social Mini (ver Fig. 1). Estas interacciones han 
participado mayores, cuidadores y el propio robot social. 
 
7. Conclusión y lecciones aprendidas 
Por un lado, el desarrollo de los escenarios planteados nos 
ha llevado a evolucionar y mejorar el conjunto de técnicas 
empleadas en el campo de investigación de Interacción 
Humano-Robot (HRI). Por otro lado, ha servido para 
comprobar lo difícil que es mantener el enganche de las 
personas mayores, y/o con algún deterioro cognitivo, con el 
robot. En este sentido, se ha tratado de personalizar la 
interacción e involucrar activamente a los usuarios en las 
sesiones con el robot. Queda como trabajo futuro desarrollar 
escenarios que estimulen al usuario en varios aspectos: 
físicamente, afectivamente, y cognitivamente (memoria,lenguaje, atención, cálculo, manipulación, percepción, etc.). 
English Summary 
Abstract 
The current ageing of society, caused by the increase in life 
expectancy and the lower birth rates, has made the assistance 
to elderly people in developed countries an important issue 
due to social and demographic factors. Many countries have 
initiated research programs that try to palliate this problem by 
means of the use of assistive robots. The main goal of the 
project is to develop robots to research on the possibilities that 
the social assistive robotics field provides in order to help 
elders in their daily life, especially people with some degree of 
cognitive impairment. This help would be focused on matters 
related with human-robot interaction (HRI), such as 
entertainment, cognitive stimulation, etc. These robots are not 
intended to replace human caregivers, but to facilitate their 
labor and to alleviate some of the burden placed upon them. 
This interaction implies a great challenge from the 
technological point of view because of two main reasons: the 
type of users and the interaction environment. The fact that 
these people are elders with some kind of cognitive 
impairment entails that the HRI system should be as natural as 
possible. This is important because these users might have a 
reduced vision or hearing, they may lack of knowledge 
regarding new technologies, etc. Apart from that, this type of 
robots should be designed to be able to operate in real 
environments (houses, nursing facilities, day care centers, 
etc.), that involves some technical challenges related to the 
perception system of the robot. The specific goals of the 
project are mainly linked to significant technical advances 
such as developing new assistive robots equipped with: a HRI 
natural system, a bio-inspired decision making system that 
favors their autonomy, a perception system able to operate in 
natural environments and an easy-to-use tool which permits 
the management of the robots by the caregivers or support 
staff of the elders. Moreover, these robots should have the 
ability to entertain the elderly people, to assist them 
personally, watch them if they are alone and also to provide 
both physical and cognitive stimulation. The robots and 
developed technologies will be evaluated in real environments 
(nursing facilities and homes) with elders and their caregivers. 
Jornadas Nacionales de Robótica 2017 
For these experiments, the involvement of the Spanish 
Alzheimer Foundation in the project is essential, both in the 
search of participants and locations for the experiments and in 
the evaluation of the results by subject matter experts 
(psychologists, doctors, therapists, etc.). 
 
Keywords: 
 
Social robots, assistive robots, dementia, Alzheimer 
disease, elderly care. 
 
Agradecimientos 
Este trabajo ha sido financiado gracias a varios proyectos 
nacionales e internacionales. El proyecto nacional que aquí se 
presenta: “Development of social robots to help seniors with 
cognitive impairment (ROBSEN)”, financiado por el 
Ministerio de Economía y Competitivad; apoyado por 
RoboCity2030-III-CM, financiado por la Comunidad de 
Madrid y cofinanciado por los Fondos Estructurales de la 
Unión Europea; el proyecto europeo “MOnarCH”, bajo la beca 
europea del 7º Programa Marco FP7-ICT-2011-9-601033. 
 
Referencias 
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