まばたきをロボットに教えるのは難しいが重要な理由

ロボットでドラムを叩くのは初めてです。

iCub というクールなヒューマノイド ロボットのテーブルの向かいに座っています。 スティックとスクエアをそれぞれ持っており、ライトパターンに合わせてスティックでボックスを叩くことを目指します。 もちろん、私もロボットを見ています – そして、それが私を見ていることを知っています.

太鼓の実験は、ロボットに同じタスクを実行させることが人間の行動にどのように影響するかをテストするために設計されました。

これは、ジェノヴァのイタリア工科大学の CONTACT (共同技術のための認知工学) 研究チームによって実施されている多くの人間とロボットの相互作用実験の 1 つです。

部屋の明かりや他の人たちの気配を感じながらも、iCub の重い白いまぶたに視線が引かれ続けています。

1 つには、ロボットが数秒ごとにまばたきをするときに、顕著なノイズが発生します。 そして、この子供のようなロボットは表情豊かで大きくなった目をしているので、その視線は説得力があります。

これは重要です。なぜなら、まつ毛は、他の視線の側面と同様に、アイ コンタクト以上のものがあるからです。

タンペレ大学の心理学研究者である Helena Kellavuri は、次のように述べています。フィンランド。

人のまばたきは注意と感情を伝えます。 非言語コミュニケーションの手段として、会話の中で誰が交代するべきかなど、私たちが意識していない多くのことを表現します。

したがって、それは人間が意識せずに絶えず交換している多くの社会的合図の 1 つにすぎませんが、そこから大量の情報と快適さを抽出しています。

そのため、社会ロボット学者はまばたきの物理的および心理的特性を研究して、ロボットでまばたきを一致させることがなぜ有用なのかを理解しています。

「人間の行動におけるまばたきの多くの重要な機能を考えると、ロボットにまばたきをさせることで、人間との類似性を大幅に高めることができるという仮説を立てることができます。これにより、人間とロボットの相互作用が促進される可能性があります」と Kellavuri 氏は述べています。

つまり、Hanson Robotics を率いる David Hanson 氏は、「ロボットが本当に上手にまばたきをすると、人はあなたの個性を感じます」と述べています。

実際、イタリアの 13 歳と成人を対象とした CONTACT 調査では、どちらのグループも単純に まばたきロボットのように. 初心者のロボットは、見つめられているという不快な印象を人に与える可能性があると、通信モジュールを率いる Alessandra Ciotti は述べています。

人間もロボットのまばたきをより多く見る 自然に賢くなる. インテリジェンスは、人間が駅などで情報を提供するためにロボットに依存している状況で重要です。

自然に見えるまばたきには利点がありますが、ボットに組み込むことは (画面の顔を表示するアバターやボットを除いて) 技術的に困難です。

「まばたきは人間の最も微妙な動きの 1 つであるため、これらの動きを模倣できるメカニズムを設計するには、高精度アクチュエータなどの高度な技術が必要です」と Kellavuri 氏は説明します。 たとえば、Engineered Arts のロボット工学者は、制御電子機器の設計に加えて、高価な航空宇宙グレードのモーターを使用しています。

具体的には、Hanson Robotics の Hanson 氏は、「まつ毛のスキン マテリアルを動かすモーターの速度は非常に重要な課題であり、まばたきが発生しているときに目の形を自然に見せることも課題です」と述べています。プロテーゼとまぶたの間の摩擦 目の表面自体。

ここでのもう 1 つの問題は、自動点滅の速度と音の間のトレードオフです。 CONTACT ユニットの上級技術者である Francesco Rea 氏は、iCub ロボットの静かなモーターは点滅音を抑えることができると述べています。 しかし、動きが遅いと、ロボットが眠そうに見えたり、猫のように見えたりします。

iCub のカメラは目の後ろにあるため、まばたきが非常に遅いと視覚情報が失われるリスクもあります。 「ビジョンでは、2 つのフレームがないことは大したことではありません」と Rea 氏は言います。 「10 フレームを失うことが問題になり始めます。」

「もう 1 つの課題は、フラッシュの正確なタイミングと持続時間です」と Kellavuri 氏は付け加えます。 人が横になっているときにまばたきの速度を変える方法など、まばたきが実行するさまざまな機能には、さまざまなまぶたのダイナミクスとさまざまな感情状態が関係しています。

「特定の状況下で、通常の適切なまばたきの時間と持続時間から逸脱すると、ロボットが奇妙で迷惑に見える可能性があります」と彼女は言います。

CONTACT チームは、1 回のフラッシュと 2 回のフラッシュの間隔を部分的にランダム化するソフトウェアを使用しています。 やはり、まばたきをしつこくするのも不自然ですよね。

ディズニー リサーチ センターでは、ロボット工学者がアニメーターと協力して、現実的なロボットの視線の研究プロトタイプを開発しました。 目標は、微妙な感情を伝えるために、アニメーターが制御しやすい表現力豊かな視線システムを設計することです。

まぶたの動きの曲線などの要素を使用すると、「これらの個々の動作を分離することができ、小さな側面や細部を修正することに集中することがはるかに簡単になります」と、ディズニーリサーチの研究科学者であるジェームズ・ケネディは言います.

彼らがやった 彼らはシステムの特許を取得しました 自動センシングと視線制御。 これには、ロボットの胸部のカメラでキャプチャされた画像を処理し、まぶたの開閉などの動きの制御信号を生成するソフトウェアが含まれます。

ケネディ氏は、この研究はまだ実験的なものであり、ディズニーのテーマパークにはまだ適用されていないと述べています. 「ここでの目標は、私たちが関心を持っている社会的合図を 1 つ選び、それを可能な限り推し進めて、人々と交流するためのプラットフォームを提供すると思われる現実的で信憑性のある動きと行動を作ることでした。」

もう 1 つの一般的な課題は、ヒューマノイド ロボットのまばたきパターンを人間のまばたきパターンと同期させることです。これは、人間が会話で行うようにです。

この種の課題は、一部のロボット工学者にとって依然として魅力的です。 ロボットは人間と見分けがつかないという大衆文化の誇張された認識とは対照的に、まばたきは、ロボットの相互作用が完全に正常に見えることを依然として妨げている多くの複雑さの小さな例です.

小さく、時には閃光のように過小評価されているメカニズムを再現しようとすると、「そのメカニズムがどれほど複雑であり、したがって、どれだけ微妙な動きがあるかが実際に明らかになります」と Kennedy 氏は述べています。 「そして、それこそが、私たちが探求し、発明するこの本当に素晴らしい機会を与えてくれる場所なのです。」