[論文レビュー] The Effect of Anthropomorphism on Trust in an Industrial Human-Robot Interaction

Tim Schreiter, Lucas Morillo-Mendez+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 31, 2022

Human-Automation Interaction and Safety被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、産業用自律走行車両（AGV）に人間らしく見えるロボットの模造ドライバー（ARMoD）を追加することで、人間とロボットの相互作用における人間の信頼が向上するかを調査した。33名の参加者を対象に狭い通路での出会いシナリオを実施した結果、視線追跡機能を備えたNAOロボットを搭載したARMoDは、AGV単体と比較して報告された信頼度を顕著に向上させた。これは、単純なナビゲーション相互作用においても、人間らしさの付与が信頼を高めることを示している。

ABSTRACT

Robots are increasingly deployed in spaces shared with humans, including home settings and industrial environments. In these environments, the interaction between humans and robots (HRI) is crucial for safety, legibility, and efficiency. A key factor in HRI is trust, which modulates the acceptance of the system. Anthropomorphism has been shown to modulate trust development in a robot, but robots in industrial environments are not usually anthropomorphic. We designed a simple interaction in an industrial environment in which an anthropomorphic mock driver (ARMoD) robot simulates to drive an autonomous guided vehicle (AGV). The task consisted of a human crossing paths with the AGV, with or without the ARMoD mounted on the top, in a narrow corridor. The human and the system needed to negotiate trajectories when crossing paths, meaning that the human had to attend to the trajectory of the robot to avoid a collision with it. There was a significant increment in the reported trust scores in the condition where the ARMoD was present, showing that the presence of an anthropomorphic robot is enough to modulate the trust, even in limited interactions as the one we present here.

研究の動機と目的

• 人間らしさの有無が産業用人間-ロボット相互作用（HRI）における信頼に与える影響を、非協働的でナビゲーションに特化した状況において検討すること。
• 非人間らしさの強い産業用ロボットにおける信頼の低さという課題に対処するため、AGVに人間型の模造ドライバー（ARMoD）を導入すること。
• 視線や頭部の追従といったシンプルな社会的サインが、複雑な操作やタッチインタラクションがなくても、認識される信頼を高められるかどうかを評価すること。
• ロボットが複雑なタスク（例：物の渡し手や操作）を実行しない状況でも、人間らしさの特徴が信頼に寄与するという仮説を検証すること。
• 完全な産業用ロボットの再設計に代わる、低コストでスケーラブルな設計の代替案を提供すること。

提案手法

• 安全性と局所化のため、SICK S300スキャナを装備した改造済みAGV（Lincoln CitiTruck）を導入した。
• 安定的かつ再現可能な配置を実現するためのカスタムシートを用いて、NAOロボットをAGVの上部に搭載した。
• NAOロボットに視線追跡機能をプログラムし、通路での出会い中に参加者の頭部を注視・追従するようにした。
• 33名の参加者を対象に、被験内要因設計の実験を実施し、ARMoDありとありなしの2条件でAGVとの出会いを繰り返した。
• 産業的協働における信頼度を測定するために、検証済みのCharalambousらの信頼尺度を用いた。
• 環境要因を制御し、狭い通路という設定で一貫した相互作用のダイナミクスを確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AGVに人間らしく見える模造ドライバー（ARMoD）が存在することで、ユーザーの報告された信頼度が向上するか？
• RQ2 ARMoDが視線に基づく社会的行動を示すことで、非人間らしさの強いAGVと比較して信頼度にどのような影響を与えるか？
• RQ3 非ヒューマノイドな産業用ロボットに、シンプルで低コストな人間らしさの追加が、基本的なナビゲーション状況における信頼度を向上させられるか？
• RQ4 物の渡し手や操作といった複雑なタスクが存在しない状況でも、人間らしさが信頼度に測定可能な影響を与えるか？
• RQ5 空間拡張現実（SAR）のような床へのプロジェクションと比較して、ARMoDベースの相互作用は、耐障害性とユーザーの認識において優れているか？

主な発見

• ARMoDの存在は、AGV単体と比較して参加者の報告された信頼度を顕著に向上させた。
• 参加者たちはARMoDが存在する際、より高い信頼度を報告した。これは、人間らしさが、最小限の相互作用状況でも信頼に肯定的な影響を与えることを示している。
• ARMoDの視線追跡行動（参加者の頭部を注視・追従）が、認識される社会的関与と信頼度の向上に重要な要因であった。
• 本研究では、タッチや協働的タスクがなくても、ロボットの外見と社会的サインが信頼度に影響を与えることが判明した。
• 先行研究では産業環境における人間らしさの有無にかかわらず信頼度の向上が認められなかったのに対し、本研究ではそのような差が生じた。これは、相互作用の複雑さや測定手法の違いに起因する可能性がある。
• ARMoDアプローチは、照明条件に依存しない2次元の代替手法を提供し、SARのような床プロジェクションシステムに比べて、環境の変動に強い利点を持つ。