[논문 리뷰] Impact of robot responsiveness and adult involvement on children's social behaviours in human-robot interaction

David Cameron, Samuel Fernando외 5명|arXiv (Cornell University)|2016. 06. 20.

Social Robot Interaction and HRI참고 문헌 14인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 인간-로봇 상호작용(HRI) 동안 로봇의 반응성과 성인의 참여가 어린이의 사회적 행동에 미치는 영향을 조사한다. 인간형 로봇 Zeno를 사용하여, 완전히 자율적이고 반응성이 높은 로봇은 어린이의 신체 활동과 예측적 시선을 증가시키는 것으로 나타났고, 성인의 도움을 받는 덜 반응성 있는 로봇은 더 높은 자가 보고된 긍정적 정서를 유도한 것으로 나타났다. 이는 로봇의 반응성이 사회적 인식과 참여에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

A key challenge in developing engaging social robots is creating convincing, autonomous and responsive agents, which users perceive, and treat, as social beings. As a part of the collaborative project: Expressive Agents for Symbiotic Education and Learning (EASEL), this study examines the impact of autonomous response to children's speech, by the humanoid robot Zeno, on their interactions with it as a social entity. Results indicate that robot autonomy and adult assistance during HRI can substantially influence children's behaviour during interaction and their affect after. Children working with a fully-autonomous, responsive robot demonstrated greater physical activity following robot instruction than those working with a less responsive robot, which required adult assistance to interact with. During dialogue with the robot, children working with the fully-autonomous robot also looked towards the robot in anticipation of its vocalisations on more occasions. In contrast, a less responsive robot, requiring adult assistance to interact with, led to greater self-report positive affect and more occasions of children looking to the robot in response to its vocalisations. We discuss the broader implications of these findings in terms of anthropomorphism of social robots and in relation to the overall project strategy to further the understanding of how interactions with social robots could lead to task-appropriate symbiotic relationships.

연구 동기 및 목표

• 어린이의 HRI 동안 로봇의 자율성과 반응성이 사회적 행동에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 성인의 참여가 HRI 동안 어린이의 참여도와 정서에 미치는 영향을 분석하기 위해.
• 어린이의 사회인지 및 사회적 상호작용에 대한 기대가 사회적 로봇과의 상호작용에 어떻게 영향을 미치는지 탐구하기 위해.
• 어린이의 행동 및 정서적 반응에 영향을 미치는 로봇의 신뢰성과 사회적 능력에 대한 인식의 영향을 평가하기 위해.
• 로봇의 반응성과 사회적 인식에 대한 통찰을 통해 상호보완적이고 장기적인 인간-로봇 관계의 발전에 기여하기 위해.

제안 방법

• Zeno 로봇과 어린이가 상호작용하는 조건에서 시행된 준실험 연구로, 두 가지 조건(완전히 자율적 반응성 및 성인 중재 상호작용)을 비교하였다.
• 음성 인식(ASR)을 사용하여 로봇의 반응을 유도하였으며, 조건은 ASR 성공 여부에 따라 자율적 또는 보조 상호작용으로 나누었다.
• 어린이의 시선 방향, 신체 활동, 얼굴 표정 및 상호작용 후 정서 상태를 자가 보고 설문지를 통해 기록하였다.
• 반응적 눈짓(음성 자극에 대한 반응)과 예측적 눈짓(응답 기대를 나타내는)을 구분하기 위해 시선 패턴을 분석하였다.
• 개방형 질문을 통해 어린이가 로봇의 사회적 능력에 대해 어떻게 인식하는지에 대한 정성적 자료를 수집하였다.
• Godspeed 설문지 및 이전에 사용된 유사성과 사회적 능력 측정 도구를 적용하여 행동 반응과 로봇의 사회성 인식 간 상관관계를 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 로봇의 반응성이 HRI 동안 어린이의 신체 활동과 사회적 참여에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 HRI 동안 성인의 참여가 어린이의 보고된 정서와 로봇을 사회적 실체로 인식하는 데 영향을 미치는가?
• RQ3 로봇의 자율성에 따라 어린이의 시선 행동, 특히 예측적 눈짓과 반응적 눈짓의 차이는 어떻게 다른가?
• RQ4 로봇의 신뢰성에 대한 인식이 HRI에서 어린이의 정서적 및 행동적 반응에 어느 정도 영향을 미치는가?
• RQ5 어린이의 자가 보고된 정서와 관찰된 얼굴 표정은 로봇의 반응성과 성인의 중재와 어떻게 관련이 있는가?

주요 결과

• 완전히 자율적이고 반응성이 높은 로봇과 상호작용한 어린이는 덜 반응성 있고 성인의 도움을 받는 로봇과 상호작용한 어린이에 비해 로봇의 지시에 따라 더 높은 수준의 신체 활동을 보였다.
• 로봇이 완전히 자율적일 경우 어린이들이 대화 중에 더 많은 예측적 시선을 로봇 향해 보였다. 이는 응답을 기대한다는 것을 시사한다.
• 성인의 도움을 받는 조건에서 어린이들은 더 높은 긍정적 정서를 보고한 것으로 나타나, 성인의 존재가 작업의 즐거움을 증가시킬 수 있음을 시사한다.
• 성인의 도움을 받는 조건에서 어린이들은 로봇의 음성 자극에 더 자주 반응적으로 눈을 돌렸다. 이는 기대가 아닌 반응적인 주의를 나타낸다.
• 어린이의 성인 연구자 향 시선은 조건 간 유의미한 차이가 없었으며, 성인의 존재가 로봇 상호작용을 방해하지 않았음을 시사한다.
• 연구 결과는 로봇의 반응성이 사회적 인식과 행동적 참여에 영향을 미치며, 성인의 참여는 로봇 자율성과는 별개로 정서적 반응에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.