Giriş: Sosyal Robotikte Embodiment Rolü

Sosyal robotlar, bilim kurgudan sınıflara taşındı, hastane bekleme alanları ve yaşam odaları. Başarıları sadece görev tamamlamaya değil, kullanıcılarınla duygusal bağlar kurma kapasitesine bağlıdır.Bu kapasiteye kadar robot ve #8217; embodiment – ifadeye olanak sağlayan fiziksel tasarım, hareket ve etkileşim. embodiment sadece gerçek ve duygusal olarak duyarlı hissetmez, kullanıcılar güvenerek, iletişim kurma ve robotu zamanla kabul eder.

Araştırma sürekli olarak insanların içgüdüsel olarak niyet ve duyguyu fiziksel formlara öznel olarak ifade ettiğini gösteriyor, özellikle de insan veya hayvan özelliklerini motive edenler, antropomorphism olarak bilinen bu fenomen, embodiment tasarımı duygusal bir ilişki için kritik bir avantaj sağlıyor. Bir robot gibi görünen bir kutu etkili olabilir, ancak robot ve #8217'yi rahatlatmak için mücadele edecek; bu nedenle, yumuşak eğrilerle bir iletişim kurmak, taşınır empati kurmak ve sıvı hareketler duygusal bir rahatsızlık olarak zorlayabilir.

Geliştirilen duygusal etkileşim için zorlama sadece estetik değildir.İnsan-robot etkileşimindeki çalışmalar (HRI) her etkileşimde duygusal olarak ifade edici embodisyonların görev performansını geliştirir, sağlık uygulamalarında kullanıcı kaygısını azaltır ve eğitim bağlamlarında devam eden sosyal robotlar için pratik bir yol haritası sunar.

Sosyal Robotlarda Embodiment Nedir?

Embodiment, bir robotun her fiziksel özelliklerini, nasıl algılandığını etkiler. Bu, gözlerin şeklini, dokuyu, rengi ve - en önemlisi - yüz özellikleri için hareket aralığı, uzuvları ve genel duruş....En iyi şekilde, özellikle de hassas olan endüstriyel robotlar, bu, kafadan gelen gerçek duygusal tepkilere öncelik verir.

Embodiment kavramı, robotun kendisini, kullanılan malzemeleri içerecek şekilde genişletmektedir. Soft robotik mühür, dokunmak için esnek silikon veya kumaş kapakları kullanın, bu malzemeler daha güvenli fiziksel etkileşimleri sağlar - örneğin, örneğin, sarımıtılmış eller veya eller gibi, ifade edilen LED gözlere ve bir çocuk gibi bir şekilde ilişki kurmaya çalışır.

Gelişim psikolojisinden önemli bir anlayış, insanların hareketten niyetleri okumak için telli olmasıdır. Konserde hareket eden basit geometrik şekiller bile duygularla (Heider ve Simmel’ klasik 1944 deneyi) Bu sinyalleri açık ve belirsiz kılarken, sosyal tasarımcılar bunu koreografya hareket dizilerine göre kullanır - üzücü robot omuzlarını sürükleyebilir ve aşağı bakabilir, mutlu bir tane kollarına kaldırır ve kollarına bakar ve keskinleştirir.

Duygusal Olarak Övgüleme için Tasarım Prensleri

Duygusal hedefleri somut tasarım kararlarına aktarmak, yapısal bir dizi ilke gerektirir. Aşağıdaki çerçeve robotik araştırma, karakter animasyonu ve kullanıcı deneyimi tasarımından alır.

Hızlılık

Hızlılık, gülümseyebilen veya kaşif bir yüzün ötesine geçer. Tam olarak tanınabilen bir sistem yaratmak anlamına gelir - ve aralarındaki geçişler - gerçek zamanlı olarak.Yüzler için, bu genellikle göz ardı eden gözlüğü, göz kapağı, ağız şekli ve yanak puffing. Tam olarak, jestlik, hız ve zamanlama önemlidir.

Donanım sınırlamaları genellikle ifade ediciliği kısıtlar. Ağızdaki tek bir özgürlük derecesi sadece açık / kapalı üretebilir, bu sınırlar duygusal bir şekilde çıplak olmalıdır. Tasarımcılar bu nedenle en duygusal bilgileri taşıyan kanalları önceliklendirir: göz bakışları, baş yönelimi ve el jestleri veya yüz ekranları artırılmış gerçeklikleri kullanır (örneğin, bir ekranda animasyonlu bir çizgi film).

Yeniden kullanılabilirlik

Relatability, embodimentin nasıl tanıdık ve güvende olduğunu ifade eder. Humanoid robotlar bir yoldur, ancak arkadaş olmayan vadiye benzeyen bir alana benziyorlar, ancak yakın insan olmayan bir hayvana benziyorlar ve Jibo'nun özellikleri, bu şekilde küresel bir baş, eksprese, açık bir şekilde açıklanamayan bir şekilde, hayvanat bahçesine ve hayvanat bahçesine benziyorlardı.

Relatability ayrıca kültürel hassasiyetleri de içerir. A robot bu yaylar Japonya'da uygun olabilir ama diğer bölgelerde submissive veya yabancı görünüyor. Embodiments tercih edilen fiziksel yakınlık, jest anlamları ve hatta renkler dahil olmak üzere yerel normlarla tasarlanmalıdır.

Yeterlik

Konsolosluk robotun ve mdn'ın kişiliği, bağlamı ve diyalog ile uyumlu olması için, angular yüz oyuna uygun şakalar sunar, kullanıcılar dissonance ve mistrust. Tasarımcılar açık bir kişilik matrisi tanımlamak zorundadır: Robotun besleyici veya yazara bağlı olarak?Introverted veya extroverted bir robotun her özelliği belirli embodiment davranışlarına harita vermesi gerekir. Örneğin, bir introverted robot doğrudan temastan kaçınabilir ve kollarına yakın tutabilir, bir robotun geniş bir robotun içine ve geniş bir robotun etrafındaki sert bir robotun etrafındaki çizgisini tutar.

Eksilik ayrıca tepkilerin zamanlaması için de geçerlidir. Bir robot, bir kullanıcı ve #8217'ye anında tepki verir; duygusal outburst senaryolu görünebilir; insan sohbetinde olduğu gibi - daha doğal bir davranış varlığı içerir, çünkü disk oranı, mikro ifadeler ve nefes alma gibi hareketleri, algılayan gerçeklikleri artırmak için.

Sorumluluk

Sorumluluk robot ve #8217; konfor için bir adayı algılama ve kullanıcı duygularını gerçek zamanlı olarak algılama yeteneğidir. Bu, algılama, işleme ve davranışlamanın sıkı bir entegrasyonu gerektirir.Bir kullanıcı ve #8217 fark etme, rahatlık için bir adayı görmezden gelir veya duygusal bağı güçlendirmek için fırsattan yoksundur.

Anahtar toplayicilik, dönüş kavramıdır. Duygusal etkileşimler sohbettir; robot sadece yayın duyguları yayınlamamalı, aynı zamanda birçok borsadan yanıtları optimize etmeyi öğrenmeli. Örneğin, bir robot, bir şaka yapar ve kullanıcı gülüşünü benzer mizahı tekrarlamak için öğrenir, bir kahkaha da konuyu değiştirmek veya sempati sunmak için öğrenmeli.

Duygusal Embodiment için Teknolojik Vakıflar

Tasarım ilkelerinin hayata geçirilmesi, karmaşık bir teknoloji yığını algılama, biliş ve motor kontrolü gerektirir.

Yüz Expression Synthesis

Gerçekçi yüz hareketleri, hareket edenlerin bir kombinasyonu aracılığıyla elde edilir (servos, form-memory alaşımları, pnömatik kaslar) ve onları yönlendiren yazılımları kontrol eder. Yüksek kaliteli sentez sistemleri, ayrı ifade kategorilerinin (örneğin, bazı ticari robotlar, LED matriks veya LCD ekranları sürekli olarak, animasyonlu yüzler ve duygusal bükücüler yapabilmelerini sağlar.

jeneratif AI'daki son gelişmeler, gerçek zamanlı yüz ifadelerini metin veya ses girişinden çıkarmanıza izin verir. Bir robot, uygun duygusal ton ile bir cümleyi okuyabiliyor ve bu modeller bağlamı bu şekilde yanlış bir şekilde ifade etmekten kaçınmaya özen gösterir.

Gesture Recognition and Generation

Gesture tanıma sistemleri kameraları (örneğin Intel RealSense gibi derinlik kameraları) veya IMU sensörleri kullanıcı hareketlerini takip etmek için kullanır. Makine öğrenme sınıflandırıcıları o zaman salaklama, işaret veya geç kollar gibi jestler tespit eder. Robotun cevabı, bir jest politika ağı tarafından uçabilir veya oluşturulabilir. Örneğin, [[Dönetici robotu[FLT 1:0)

Nesil tarafta, robot ve #8217 gibi programlar; hareketler, sıvı ve doğal hareketlerle sonuçlanan temel zorluk, grafik zaman çizelgesini sürekli olarak uygun ve ezici bir şekilde sağlamaktır - sürekli olarak dikkat çeken robotlar robot ve #8217'yi kullanarak hareket yakalama verilerini kullanır.

Emotion Tespit

Multimodal duygu algılaması yüz ifade analizinden sinyalleri bozar, ses prosody, vücut duruş ve fizyolojik sensörler (örneğin, kalp gecikmeli cihazlardan kalp oranı). Kontrol edilen ortamlarda %80'den fazla doğruluk elde eden en son derin öğrenme modelleri kritiktir. sosyal robotlar için, gerçek zamanlı işlem kritiktir, bu yüzden kenar hesaplama çözümleri (örneğin, MSN Jetson) sık sık sık bulut geçncy önlemek için kullanılır.

Bir gelişmekte olan yaklaşım, bağlamı göz önünde bulundurmak için etkileyici bir hesaplamadır. Bir kullanıcı öfkeden değil, yoğun konsantrasyondan dolayı da zayıflayabilir. Gelişmiş sistemler durumu farklı hissetmek için durum farkındalığını içerir: eğer kullanıcı bir bulmacayı çözse, robot aynı yüz ifadeyi kullanıcı konuşurken aynı ifadeyi farklı yorumlayabilir.Bu yanlış pozitifleri azaltır ve robot ve#8217; cevaplar daha akıllı hisseder.

Adaptasyon Davranışı ve Donma Öğrenmeyi Zorlaştırıyor

Adaptif davranış sistemleri bir epizodik bellekte etkileşim tarihi depolamak ve gelecekteki cevapları ayarlamak için kullanmak. Örneğin, bir kullanıcı genellikle robotun kötü puntolar söylediğinde gülmek, robotun komedi modülü olumlu bir ağırlık alır. Conversely, eğer kullanıcı geri tepleri robot hızla hareket planlayıcı yavaşlar.Bu kişiselleştirme çok önemlidir, çünkü duygusal tercihler kullanıcılara yaygın olarak değişir.

Dondurucu öğrenme (RL) kullanıcı memnuniyetini en üst düzey bir şekilde optimize etmek için kullanılabilir. Ancak, duygusal deneyim için bir ödül fonksiyonunu tanımlamak zor - kendini rapor eden anketler yetersizdir ve fizyolojik sinyaller gürültülüdür. Bazı araştırmacılar dikkat çekiyorlar, proxemics ve gülümseme süresine proxy ödülleri olarak bakarlar. RL tabanlı sosyal robotlar için bir ödül işlevi hala deneyseldir, ancak uzun vadeli bakım senaryolarında söz veriyor.

Gerçek Dünya Uygulamaları ve Vaka Çalışmaları

Birkaç sosyal robot yukarıda açıklanan ilkeleri ve teknolojileri genişletmektedir.

Paro: Tedavi Denizi Aslan

Japonya'nın Ulusal Gelişmiş Endüstri Bilimi ve Teknolojisi Enstitüsü tarafından tasarlanan Paro, dokunup ses çıkarmaya çalışan bir tedavi robotudur. embodiment, Paro'nun sıcak hissettiği kürkle birlikte, bakım evlerinde yaşayanlar arasında sosyal etkileşimi teşvik eder ve gerçek bir hayvana benzer sesler çıkarır. Tasarım, insanoid özelliklerinden kaçınır.

Nao ve Pepper: Expressive Humanoids

SoftBank'ın Nao ve Pepper robotları, yüksek derecede sanatsallaşmış kolları, kafaları ve LED gözleriyle kompakt insanoid bedenlerini kullanıyorlardı. Nao aslında eğitim için geliştirildi; aile dostu görünüş ve dans rutinlerini, okulda bir hit yapmış olması, çünkü tabletin tanıma ve emotive vücut dili ile, perakende ve müşteri hizmetlerinde dağıtıldı.

Jibo: Ev için Sosyal Robot

Jibo (şimdi durduruldu ama etkili) bir sürper vücut kullandı, yüzleri için tek büyük bir ekran ve konuşmacılara karşı yönlendirmesine izin veren üç eksenli boynu. embodiment, sevimli, viskili bir harekete ve sınırlı ama etkili bir animasyon ifadelerine dayanan, Jibo aile etkileşimi için mükemmel bir şekilde öne sürdü, her aile üyesine farklı bir şekilde ifade etti.

Embodiment Design

Heyecan verici ilerlemeye rağmen, önemli engeller kalır.

Donanım ve Maliyetleri

Yüksek ifade özgürlüğü birçok derece gerektirir: insan yüzü, ekran tabanlı ifadelerle birlikte bir araya gelen bazı tasarımcılar, fiziksel bir varlığın daha az somut ve yanlış olduğunu hissedebilirler.

Uncanny Valley

İnsan görünümünü çoğaltmaya çalışan insanoid robotlar rahatsızlıkları tetikleyebilir. Bu, özellikle de teknoloji konusunda endişeli olan kullanıcılar için sorunludur. Mitigating stratejileri, stylized soyution (e.g., karikatür özellikleri), hareket ve duygular arasında mükemmel bir senkronizasyon sağlamak ve çeşitli kullanıcı grupları ile test etmek için, evrensel bir tatlı nokta yoktur; robotun rolü ve kullanıcı demografikleri kullanmaya bağlıdır.

Etik ve Gizlilik

Duygusal robotları kaçınılmaz olarak hassas veriler topluyor -fak görüntüler, ses kayıtları, fizyolojik okumalar. Kullanıcılar bu verileri güvenli bir şekilde depolayıp yalnızca etkileşim amaçlı olarak kullanılmaya başladı. Bazı ülkeler, görsel kılavuzlar ve başarısız güvenliler altında duygusal AI'yı düzenlemeye başladı.

Genelleştirme Across Cultures and Individuals

Duygusal ifadeler evrensel değildir. Bir gülümseme, bazı kültürlerde ve utanç gösterebilir. Gestures atlar gibi ya da kaşlar farklı anlamlar taşır, küresel olarak dağıtılan robotların kültürel imarlıklara ihtiyacı vardır. Dahası, bireysel farklılıklar - kişisel ruhsuzluk, sinirsellik - tek bir makyaj-fitin-tüm embodiment başarısız olduğu konusunda. Bireysel tercihleri öğrenen ve daha fazla teknik karmaşıklığa ihtiyaç duyan akıllı sistemler.

Future Yol ve Araştırma Frontiers

Bir sonraki sosyal robot embodiments muhtemelen birkaç alanda ilerlemeleri entegre edecektir.

Yumuşak Robotik ve Biyomorfik Malzemeler

Pnömatik polimerler, elektroaktif polimerler veya form-memory alaşımları kullanarak robotlar, esnek uzuvlar ve ince yüz hareketleri gibi yaşamsal yüzeyler üretebilirler.Bu malzemeler fiziksel etkileşim için daha güvenli ve insan derisinin dokusunu çoğaltmak gibi.Projeler:0)Berkeley'nin Rockett[FLT] yumuşak hareketleyiciler ifade eden yüzler için yumuşak hareketleyiciler keşfedebilir.

Derin Öğrenme ile Etkileyici

Süreç metni, konuşma ve video aynı anda karmaşık duygusal devletlere karışıklık, sinir bozucu veya utanç gibi davranabilir. Büyük eğitimli modeller ile çiftleştirilmiş robotlar, nuanced sosyal bağlamı anlayabilir - sarcasm veya tereddüt gibi.Bu modeller aynı zamanda daha az senaryoda hissettiren gerçek zamanlı ampatit cevaplar da sağlar.

Övgütücük

Gelecek platformları, kullanıcıların bir robotun görünümünü ve kişiliğini basit arayüzlerle özelleştirmelerine izin verebilir.Bir robot olarak düşünün, bir avatarı özelleştirmeye benzer şekilde, robot şekline (örneğin, yüz plakalarını takas edebilir) veya kullanıcı tercihine dayanan etkileşim kurallarını adapte edebilir.

Longitudinal Duygusal Etkileşim

Çoğu hafta boyunca geçen birçok mevcut çalışma, uzun vadeli dağıtım (yıllarca yıllar) kullanıcı alışkanlığı gibi zorlukları ortaya koyuyor - robotun romantları kapalı ve duygusal katılımın düşmesi. Araştırmacılar, gelişmekte olan kişilikleri ( robotun yeni becerileri zamanında) ve önceki duygusal olayların hafızasını keşfediyorlar. “Geçen hafta üzgün robot olduğunu hatırlıyorum – şimdi ne zaman süreklilik hissi yaratıyorsunuz?”

Sonuç: Tasarım Core'da Embodiment koymak

Sosyal robotlarda duygusal etkileşim, eklenebilirlik, tutarlılık ve duyarlılık değildir. embodiment - robotun bakışı, hissetmek ve hareketi - duygusal iletişim için birincil araç. ifade edilebilirlik ilkelerine atıfta bulunarak, tutarlılık ve duyarlılık, ve hareketsizlik teknolojileri, geliştiriciler sadece yararlı olmayan robotları yaratabilirler.

Yol devam ediyor. Donanım sınırlamaları, etik ikilemler ve kültürel farklar dikkatli bir şekilde talep ediyor, kullanıcı merkezli tasarım. Ancak ödeme son derece büyük: Bilgisayarların konforu, öğretilmesi ve ilham veren robotlar – teknolojinin kendisi arasındaki sınır bulanıklaşacak ve bulanıklaştırdığımız formla nasıl şekillenecek.