[論文レビュー] The Effect of Robot Posture and Idle Motion on Spontaneous Emotional Contagion during Robot-Human Interactions

Isabel Casso, Bing Li+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 2, 2022

Social Robot Interaction and HRI被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、ロボットのアイドルモーション周波数が人間-ロボット対話における自発的感情伝染に与える影響を調査した。感情的な物語を語る際、頭部の動き周波数を低・中・高の3段階に制御した社会的ロボット（Buddy）を用いて実験を行ったところ、低周波数のモーションが人間参加者の自発的ポストラルオシレーショングと体幹の傾きを増加させ、感情伝染を促進した。参加者は、ロボットがゆっくりと動く際、より人間らしく、知的に感じた。これは、低周波数のアイドルモーションが、より自然で感情的に一致した対話を促進することを示している。

ABSTRACT

In the next decade, social robots will be implemented in many public spaces to provide services to humans. We question the properties of these social robots to afford acceptance and spontaneous emotional interactions. More specifically, in the present study, we report the effects of idle motion frequency in a robot on emotional contagion in a face-to-face interactive task with a human participant. The robotic system Buddy was programmed to adopt a sad posture and facial expression while telling three sad stories and moving its head up/down at low, medium, and high frequency. Each participant (N=15 total) was invited to sit in front of Buddy and listen to the stories. Unconscious changes in posture in the human participant were recorded using a 3D motion capture system (Qualysis). Results show greater inclinations of the shoulder/torso towards the ground in low-frequency trials and more rigid postures in high-frequency trials. The quantity of spontaneous movement was also greater when Buddy moved at slow frequencies. These findings echo results reported in experimental psychology when two individuals are engaged in social interactions. The scores obtained in the Godspeed questionnaire further suggest that emotional contagion may occur when Buddy moves slowly because the robotic system is perceived as more natural and knowledgeable, e.g., at speed coherent with the expressed emotion. Our work explores the importance of body posture and frequency of idle motion in the conception of robotic systems. Such additions could provide social robots that afford emotional contagion in effortless robot-human collaborative tasks.

研究の動機と目的

• ロボットのアイドルモーション周波数が人間-ロボット対話における自発的感情伝染に与える影響を検討すること。
• 頭部の動き周波数の変化が、感情的な物語の語り中における参加者のポストラル反応に与える影響を評価すること。
• アイドルモーション周波数に応じて、人間が社会的ロボットに対して感じる人間化、知能、感情的整合性の認識を評価すること。
• 身体の姿勢とモーション周波数が、人間とロボットの間で自然で無理のない協働を促進する役割を明らかにすること。

提案手法

• 社会的ロボット（Buddy）を、悲しげな表情と姿勢をとらせながら、低周波（16秒周期）、中周波（12秒周期）、高周波（4秒周期）の頭部動きで3つの悲しい物語を語るようプログラムした。
• 参加者（N=15）は、200 Hzで動作するQualisysモーショングラフシステムを用いて、全身の3次元モーションをキャプチャした。
• 肩と胸のマーカーのデータから、3次元加速度と体幹の傾きを算出し、自発的ポストラルシフトを定量化した。
• ウェーブレット変換に基づくスペクトル解析を用いて、時間的・周波数帯域ごとの体動のパワー・スペクトル密度（PSD）を抽出した。
• 各試行の前後で、Godspeedアンケートに回答してもらい、人間化、知能、好意性、能動性、安全性の認識を評価した。
• 感情状態は、感情の円形モデル（価値と覚醒）を用いて測定され、各物語終了後に悲しみの度合いを0〜5のスケールで評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 社会的ロボットのアイドルモーション周波数は、人間参加者における自発的感情伝染に影響を与えるか？
• RQ2 ロボットのアイドルモーション周波数は、感情的な物語の語り中における人間のポストラルダイナミクスにどのように影響するか？
• RQ3 ロボットのアイドルモーション周波数に応じて、人間化や知能に対する認識に差が生じるか？
• RQ4 低周波数のアイドルモーションは、どの程度感情的整合性と認識される自然さを人間-ロボット対話に高めるか？

主な発見

• 低周波数のアイドルモーション試行中、参加者は地面に向かって顕著に体幹を傾ける傾向を示し、感情伝染が増強されたことが示された。
• スペクトル解析により、低周波条件でパワー・スペクトル密度が高かった。これは、参加者の自発的ポストラルオシレーショングが増加していたことを示している。
• 高周波数のアイドルモーション試行では、参加者の動きが減少し、ポストラルの硬直性が高まった。これは、自発的運動が抑制されたことを示唆している。
• Godspeedアンケートでは、アイドル周波数が人間化（p < 0.001）と知能（p < 0.001）の認識に顕著な主効果を示した。ゆっくりとした動きの条件でスコアが高かった。
• ロボットのアイドルモーション周波数が物語の感情的トーン（悲しみ）と一致している際、参加者はロボットをより自然で知識豊富だと感じた。
• 好意性や能動性の認識には、アイドルモーション周波数の違いによる有意差は認められなかった。