來了解下本田研究所的最新社交機器人Haru的設計(上)






點擊

上方「IEEE電氣電子工程師學會」即可訂閱公眾號。網羅全球科技前沿動態,為科研創業打開腦洞。

來了解下本田研究所的最新社交機器人Haru的設計(上)

圖片來源:本田研究所

開發一款不會讓用戶的最初期望過高而又能激發起用戶的長期興趣的社交機器人是一項富有挑戰的工作。不僅對於商業化量產的社交機器人是如此,為用戶長期互動研究而設計的社交機器人也面臨同樣的挑戰。本田研究所很清楚這一點;其研究人員花了很長時間設計了一個社交機器人原型,它做到了「人們的期望、外觀、功能可見性(physicalaffordance)和機器人功能之間的平衡」。這個社交機器人名為Haru。本田研究所的研究人員是如何設計出Haru的呢?他們對此作了很吸引人且詳細的介紹。

在今年早些時候的ACM/IEEE人機交互國際會議(ACM/IEEE International Conference on Human Robot Interaction)上,發表了一篇關於Haru的論文。這篇論文的引言部分很好地闡述了仔細考慮旨在與人互動的社交機器人的物理設計為什麼是如此重要的一件事:

「各種研究證實,機器人的物理屬性對人們的預期有著塑造作用。因而,人們的期望取決於以機器人的外表及其與機器人實際的功能可見性(actualaffordances)的符合程度為自變量的一個函數。例如,如果一個6英尺高的具有未來感外觀的人形機器人只執行問答任務而不會做任何其他事情,那麼,它將會讓人失望。但對於較小的、造型簡單的智能設備來說,人們就不會因它們只能回答問題但不會做其他事情而感到失望,因為當前智能設備可完成Q&A任務的簡單功能與它們的簡單外形是相稱的。在設計時機器人的物理要素和美學要素都需要深思熟慮,因為它們會影響其被接受和長期使用的可能性。必須事先預見到機器人的功能可見性方面的設計所帶來的暗示性功能錯覺,並在此與人們的期望之間尋求平衡。讓人們的期望值保持在低水平,同時又能激起人們的興趣,被證明可能是個好策略。」

這可能不僅是一個好策略,而且是最好的策略(或者說實際上是唯一的策略)。人們傾心於把各種各樣的功能都賦予到機器人身上,即使它看起來只是模模糊糊地像人,這是社交機器人在過去的發展中面臨的問題之一——用戶認為它們足夠人性化,比事實上的它們更有能力。商業化量產社交機器人的公司非常清楚人們的這種傾向,這就是為什麼他們經常採用極簡主義的方法,其思想就是如果它看起來不那麼像人,那麼人們對它的期望也會降低。然而,與此同時,目標是最大化用戶的情感投入,鼓勵用戶投入到與機器人的長期互動中去。

本田研究所在Haru上採用的方法是通過「從設計的早期階段就組建包括有來自機器人領域之外的專業人員的跨學科團隊」,來全面處理機器人的設計問題。他們的「設計思路」強調從不一定以工程現實為基礎的概念開始不斷迭代。實際上,他們是從來自動畫角色的靈感開始的:

來了解下本田研究所的最新社交機器人Haru的設計(上)

圖片來源:本田研究所

最上面一排:藝術家們對皮克斯和迪士尼的一些動畫角色所做的素描。中間一排:藝術家們在頭腦風暴中畫出的不同桌面機器人候選者的代表性素描。最下面一行:審議階段之後藝術家們畫出的真實桌面機器人Haru的素描。

為了進一步改進Haru的移情行為(論文中稱,「維持機器人行為中的生命幻覺出現重大失敗時」,被識別為移情失敗),研究人員請了50個人們過來,並請他們通過臉部表情和肢體語言來表現各種不同的情緒狀態。在這些志願者擺各種姿勢的時候,專業的藝術家們對他們進行了素描。之後在勾畫Haru的概念性草圖時,藝術家們採用了這些姿勢。

來了解下本田研究所的最新社交機器人Haru的設計(上)

圖片來源:本田研究所

上方(Top):表演者們表演的帶感情的動作。下方(Bottom):藝術家們綜合表演者們的表演動作而畫出的機器人表情草圖。

研究人員解釋說,與此同時,Haru的物理設計需要在擁有表現人類情感的能力和遠離可識別的形態之間進行折衷,以使人們的期望保持在合理範圍。

「在設計Haru的外觀時,我們的目標是通過試驗各種外形要素和形狀,使其在直觀表象上遠離人或動物的形態,從而讓人們對它的期望在合理範圍。Haru是一個實驗性桌面機器人,它旨在作為一個研究平台,用於試驗在特意設計的物理限制框架內各種交流形態的局限性和潛力。設計這些物理限制的目的是為了取得這兩者之間的平衡:引起人們的興趣的同時使人們的期望保持在合理範圍,支持私人機器人與其用戶之間的長期互動。」

目前的Haru原型可做五種動作:眼睛傾斜、眼睛轉動、眼睛彈進彈出(眼睛可在框架內移入和移出15毫米)、身體向前和向後傾斜,以及基座旋轉。這些動作都與其動畫眼睛和基座中的LED陣列相結合,使得只是具有很模糊的人形形態的Haru能表達出很多種情感。

來了解下本田研究所的最新社交機器人Haru的設計(上)

圖片來源:本田研究所

Haru的實際硬件及其「情緒可視性」(emotiveaffordance)。

全部設計時間的20%花在了確定Haru的確切大小上——建造了一系列的原型,然後將Haru的供候選尺寸縮減到了五種,它們的大小為最終尺寸的40%到160%不等。之後,團隊成員投票選出了他們最喜歡的一個,Haru目前的尺寸為(底座直徑22公分,高約15公分)獲得了近一半的選票。

在最初的測試中,人們可以毫不費力地識別出Haru表達的簡單情緒,比如快樂、悲傷和憤怒。Haru可以表達更複雜的情緒,但研究人員還沒有對其有效性做過研究。看來還有很多其他的設計考慮也被用到了Haru上,不過這篇論文只關注Haru的視覺、物理元素。

來了解下本田研究所的最新社交機器人Haru的設計(上)

圖片來源:本田研究所

Haru側面和正面照。

《來了解下本田研究所的最新社交機器人Haru的設計(下)》將於明天發布,感興趣的別錯過!

來了解下本田研究所的最新社交機器人Haru的設計(上)

點擊

閱讀原文

了解更多詳情