[論文レビュー] Should a small robot have a small personal space? Investigating personal spatial zones and proxemic behavior in human-robot interaction

Hagen Lehmann, Adam Rojík+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 3, 2020

Social Robot Interaction and HRI参考文献 23被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、58 cmの小型NAOロボットを用いて、人間が人間-ロボットインタラクションにおける個人空間領域（PSZ）をどのように認識するかを調査した。25個の人体関節をリアルタイムでRGB-Dカメラで追跡し、ロボットは接近時に視線を向け、距離が近づくと後退する動作をとった。参加者は48 cmの距離にまで接近したが、これは人間サイズの個人空間領域（45–120 cm）内に位置するが、ロボットスケールの領域（16–42 cm）の外に位置しており、参加者がロボットのサイズに応じて期待を完全に縮小していなかったことを示している。また、ロボットの行動は反応として理解されたが、しばしば不親切に感じられた。

ABSTRACT

This paper presents the first study in a series of proxemics experiments concerned with the role of personal spatial zones in human-robot interaction. In the study 40 participants approached a NAO robot positioned approximately at participants' eye level and entered different social zones around the robot (personal and intimate space). When the robot perceived the approaching person entering its personal space, it started gazing at the participant, and upon the intrusion of its intimate space it leaned back. Our research questions were: (1) given the small size of the robot (58 cm tall), will people expect its social zones to shrink by its size? (2) Will the robot behaviors be interpreted as appropriate social behaviors? We found that the average approach distance of the participants was 48 cm, which represents the inner limit of the human-size personal zone (45-120 cm), but is outside of the personal zone scaled to robot size (16-42 cm). This suggests that most participants did not (fully) scale down the extent of these zones to the robot size. We also found that the leaning back behavior of the robot was correctly interpreted by most participants as the robot's reaction to the intrusion of its personal space; however, our implementation of the behavior was often perceived as "unfriendly". We will discuss this and other limitations of the study in detail. Additionally we found positive correlations between participants' personality traits, Godspeed Questionnaire subscales, and the average approach distance. The technical contribution of this work is the real-time perception of 25 keypoints on the human body using a single compact RGB-D camera and the use of these points for accurate interpersonal distance estimation and as gazing targets for the robot.

研究の動機と目的

• 小型ロボットのサイズに応じて、人間が個人空間領域（PSZ）を縮小するかを調査すること。
• 視線や後退動作といったロボットの行動が、空間的侵入に対する適切な社会的反応と見なされるかを評価すること。
• 人間の性格的特徴とロボットの認識（Godspeed質問票を用いて測定）が、HRIにおける対人距離に与える影響を調査すること。
• 単一のRGB-Dカメラを用いた、対人距離のリアルタイム推定とロボットの視線制御を可能にする、低コストで実用的なシステムの開発と検証すること。

提案手法

• 25個の3次元人体関節（関節および顔面特徴点）をリアルタイムで追跡するため、1台のコンactなRGB-Dカメラを用いた。
• 人間の頭部と胴体の3次元位置をロボットに対して相対的に評価することで、対人距離を推定した。
• ロボットはリアルタイムでの接近検出を用いて、2つの行動を発動した：個人空間（45–120 cm）に侵入した場合に相手を注視し、密着空間（0–45 cm）に侵入した場合には後退する。
• ロボットの行動は、距離のしきい値に基づいて事前に定義されたモーショングラフによってトリガーされた。
• 本システムは、40名の参加者がNAOロボットの目の高さにまで接近する制御されたインタラクション状況でテストされた。
• 参加者の性格的特徴はTIPI質問票を用いて評価され、ロボットに対する認識はGodspeed質問票によって測定された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ロボットが小型（58 cm）であることを踏まえ、参加者はその社会的領域をサイズに比例して縮小すると予想されるか？
• RQ2 ロボットの行動（視線、後退）は、空間的侵入に対する適切な社会的反応と解釈されるか？
• RQ3 参加者の性格的特徴とロボットの認識（例：人間化、好ましさ）は、接近距離にどのような相関関係を示すか？
• RQ4 単一の軽量なRGB-Dカメラを用いて、対人距離の正確なリアルタイム推定とロボットの視線行動の支援が可能か？

主な発見

• 参加者の平均接近距離は48 cmであり、これは人間サイズの個人空間領域（45–120 cm）内に位置するが、ロボットスケールの個人空間領域（16–42 cm）の外にあるため、参加者がロボットのサイズに応じて期待を完全に縮小していなかったことを示している。
• ロボットの後退行動は、大多数の参加者によって密着空間への侵入に対する反応として正しく解釈されたが、しばしば不親切に感じられた。これは、行動設計が社会的認識に与える影響を示している。
• Godspeedの「人間化」と「能動性」の尺度スコアと、参加者の平均接近距離との間に正の相関が認められ、より人間らしく感じられた参加者は、より人間らしく空間的行動を示した。
• 参加者のロボット経験の有無と、Godspeedの「好ましさ」尺度スコアとの間に負の相関が観察された。これは、経験の少ないユーザーほどロボットを好ましく感じたことを示している。
• 年齢の高い参加者はより高い好ましさスコアを報告した。これは、ロボットとの相互作用における年齢に起因する認識の違いを示している。
• 本研究では、単一のRGB-Dカメラと軽量な処理により、リアルタイムで3次元人体関節点と対人距離を信頼性高く推定でき、ロボットの反応行動を可能にした。