[논문 리뷰] Defining Preferred and Natural Robot Motions in Immersive Telepresence from a First-Person Perspective

Katherine J. Mimnaugh, Markku Suomalainen외 4명|arXiv (Cornell University)|2021. 02. 25.

Virtual Reality Applications and Impacts참고 문헌 13인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 헤드셋을 통한 몰입형 원격현상에서 자율 로봇 운동이 사용자 편안함과 인지된 자연스러움에 미치는 영향을 조사한다. 36명의 참가자로 구성된 사용자 연구를 통해 경로의 편안함과 주관적 자연스러움이 선호도에 강력한 영향을 미치며, 특히 회전 품질과 물체에 가까이 다가가는 정도가 핵심 요소임을 확인하였다. 이는 원격현상 로봇의 운동 계획에서 생리적 편안함과 인간다운 운동 인식을 동시에 우선시해야 한다는 권고로 이어진다.

ABSTRACT

This paper presents some early work and future plans regarding how the autonomous motions of a telepresence robot affect a person embodied in the robot through a head-mounted display. We consider the preferences, comfort, and the perceived naturalness of aspects of piecewise linear paths compared to the same aspects on a smooth path. In a user study, thirty-six subjects (eighteen females) watched panoramic videos of three different paths through a simulated museum in virtual reality and responded to questionnaires regarding each path. We found that comfort had a strong effect on path preference, and that the subjective feeling of naturalness also had a strong effect on path preference, even though people consider different things as natural. We describe a categorization of the responses regarding the naturalness of the robot's motion and provide a recommendation on how this can be applied more broadly. Although immersive robotic telepresence is increasingly being used for remote education, clinical care, and to assist people with disabilities or mobility complications, the full potential of this technology is limited by issues related to user experience. Our work addresses these shortcomings and will enable the future personalization of telepresence experiences for the improvement of overall remote communication and the enhancement of the feeling of presence in a remote location.

연구 동기 및 목표

• 헤드셋(HMD)을 통한 몰입형 원격현상에서 자율 로봇 운동이 사용자 경험에 미치는 영향를 이해하기 위해.
• 경로의 부드러움, 회전 품질, 장애물에의 근접도와 같은 운동 특성이 사용자 편안함과 인지된 자연스러움에 미치는 영향를 특정하기 위해.
• 사용자 중심의 시각에서 자연스러운 운동을 분류하는 프레임워크를 수립하기 위해.
• 사용자 중심 평가에 기반한 설계를 통해 향후 원격현상 로봇의 운동 계획을 안내하기 위해.
• VR 질환과 비자연스러운 운동 등의 현재 원격현상 시스템의 한계를 사용자 기반 설계로 해결하기 위해.

제안 방법

• 36명의 참가자(여성 18명)를 대상으로, 시뮬레이션된 박물관을 통과하는 세 가지 다른 로봇 경로를 담은 패널럼 VR 영상을 시청한 사용자 연구를 수행하였다.
• 질문지로 경로 선호도, 편안함, 운동의 인지된 자연스러움에 대한 주관적 피드백을 수집하였다.
• 응답을 분석하여 자연스러움 인식을 시간 프레임(즉각적 vs. 종합적 경로)과 일반성(맥락 특이적 vs. 일반적 행동)이라는 두 차원에 따라 분류하였다.
• 조각별 선형 경로와 부드러운 경로를 비교하여 사용자 경험의 차이를 평가하였으며, 특히 회전 행동과 벽/물체에의 근접도에 초점을 맞추었다.
• 사용자 응답에서 반복되는 주제를 도출하기 위해 정성적 분석을 수행하였으며, 사용자가 직접 제어할 수 있었더라면 박물관을 어떻게 이동했을지에 대한 기술을 포함하였다.
• 운동 효과와 시각적 맥락을 분리하기 위해 빈 박물관 환경에서의 후속 실험을 계획하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 로봇 운동 프로파일(특히 조각별 선형 경로 대비 부드러운 경로)이 몰입형 원격현상에서 사용자 편안함에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 첫 번째 인식 VR 환경에서 로봇 운동의 인지된 자연스러움이 경로 선호도에 어느 정도 영향을 미치는가?
• RQ3 사용자는 원격현상에서 '자연스러운' 운동을 어떻게 개념화하는가? 그 인식의 배경이 되는 차원은 무엇인가?
• RQ4 회전 품질, 속도, 장애물에의 근접도는 사용자 경험과 선호도에 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 시각적 맥락(예: 박물관의 예술품)이 로봇 운동의 편안함과 자연스러움 평가에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 편안함은 경로 선호도에 강력하고 유의미한 영향을 미쳤으며, 사용자들은 항상 불편을 최소화하는 경로를 선호하였다.
• 인지된 자연스러움 역시 선호도에 강력한 영향을 미쳤다. 다만 사용자들은 '자연스럽다'는 표현을 다양한 개인화된 방식으로 정의하였다.
• 사용자들이 자연스러움을 평가할 때 가장 자주 언급된 요소는 회전 품질과 벽/물체에의 근접도였으며, 날카로운 회전과 가까운 거리 접근은 비자연스럽다고 인식되었다.
• 사용자들은 일반적으로 자신이 전시물을 관찰할 때 어떻게 움직일 것인지에 따라 자연스러운 운동을 기술하였으며, 이는 맥락 기반의 자연스러움을 시사한다.
• 박물관 물품을 더 가까이 관찰할 수 있었던 경로가 가장 자연스럽다고 평가되었으며, 이는 관찰 행동을 지원하는 운동이 더 인간다운 것으로 인식된다는 것을 시사한다.
• 자연스러운 운동에 대한 통일된 정의는 존재하지 않으며, 자연스러움은 맥락 기반이며 개인 간에 다양하다. 따라서 운동 설계를 위한 사용자 평가가 필수적이다.