[논문 리뷰] Social Robots for People with Developmental Disabilities: A User Study on Design Features of a Graphical User Interface

Xiaodong Wu, Lyn Bartram|arXiv (Cornell University)|2018. 08. 01.

Social Robot Interaction and HRI참고 문헌 8인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 발달장애를 가진 개인을 돕기 위해 설계된 사회적 로봇의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 평가하며, 애니메이션 전환, 단순화된 시각적 요소, 그리고 감소된 인지 부하가 참여도와 이해도를 크게 향상시킨다는 것을 발견한다. 연구는 표준 UI 설계 원칙이 모든 사용자에게 동일하게 적용되지 않음을 입증하며, 특히 심한 인지 장애가 있는 사용자에게는 맞춤형이고 단계별 상호작용 모델이 필요하다고 강조한다.

ABSTRACT

Social robots, also known as service or assistant robots, have been developed to improve the quality of human life in recent years. The design of socially capable and intelligent robots can vary, depending on the target user groups. In this work, we assess the effect of social robots' roles, functions, and communication approaches in the context of a social agent providing service or entertainment to users with developmental disabilities. In this paper, we describe an exploratory study of interface design for a social robot that assists people suffering from developmental disabilities. We developed series of prototypes and tested one in a user study that included three residents with various function levels. This entire study had been recorded for the following qualitative data analysis. Results show that each design factor played a different role in delivering information and in increasing engagement. We also note that some of the fundamental design principles that would work for ordinary users did not apply to our target user group. We conclude that social robots could benefit our target users, and acknowledge that these robots were not suitable for certain scenarios based on the feedback from our users.

연구 동기 및 목표

• 발달장애가 있는 개인에서 사회적 로봇의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 설계 특징이 참여도와 이해도에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 색상 사용 및 레이아웃을 포함한 GUI 설계 원칙—예를 들어 애니메이션, 색상 사용, 레이아웃—이 다양한 인지 능력을 가진 사용자에게 효과적으로 작용하는지 특정하기 위해.
• 간병사의 통찰과 사용자 피드백을 바탕으로 인간-로봇 상호작용(HRI) 설계를 발달장애가 있는 사용자에게 맞게 조정하기 위해.
• 사용자 테스트 동안 로봇 행동을 시뮬레이션하기 위해 반자동으로 구현된 워즈더오즈 프로토타입의 효과성을 평가하기 위해.
• 디자인 제약과 사용자 특화된 요구사항을 규명하여 향후 사회적 보조 로봇 개발에 정보를 제공하기 위해.

제안 방법

• 시각적 명확성, 애니메이션, 레이아웃에 중점을 두고, 반인간형 사회적 로봇 Aether용 GUI 프로토타입을 개발하였다.
• 발달장애가 있는 세 명의 거주자를 대상으로 사용자 연구를 수행하였으며, 로봇 행동을 시뮬레이션하기 위해 워즈더오즈 설정을 사용하였다.
• GUI 상호작용 중 사용자의 정서 상태, 주의 집중도, 이해도를 평가하기 위해 상호작용 기록을 촬영하고 정성적 분석을 실시하였다.
• 근접성, 색상 대비, 게슈탈트 법칙과 같은 인지 설계 원칙을 적용하였으며, 이들이 인지 장애가 있는 사용자에게도 적용 가능한지 테스트하였다.
• 사용자 주의를 이동시키고 인지 부하를 감소시키기 위해 리사이징, 페이딩, 이동 등의 애니메이션 전환을 구현하였다.
• 인지 능력에 따라 두 그룹으로 사용자를 분류하여 GUI 설계를 맞춤화하고, 이에 따른 반응의 차이를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 GUI에서의 애니메이션 전환이 발달장애가 있는 개인의 참여도와 이해도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 표준 그래픽 사용자 인터페이스 설계 원칙(예: 색상 대비, 아이콘의 친숙함)이 심한 인지 장애가 있는 사용자에게 얼마나 적용 가능한가?
• RQ3 다양한 수준의 인지 능력이 사회적 로봇 인터페이스의 시각적 요소와 애니메이션 요소에 대한 반응에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 로봇의 물리적 존재는 GUI 상호작용 중 이중 참조 과제를 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 제한된 단기 기억 능력을 가진 사용자에게 단계별 작업 수행을 지원하기 위해 GUI 설계를 어떻게 최적화할 수 있는가?

주요 결과

• 페이딩 및 점진적 리사이징과 같은 애니메이션 전환은 GUI 전환 시 인지적 혼란을 크게 감소시키고 사용자 이해도를 향상시켰다.
• 대비가 강한 색상 조합은 일반 사용자에게 효과적이지만, 심한 인지 장애가 있는 사용자에게는 미세한 시각적 변화를 인지하기 어려워 효과적이지 않았다.
• 높은 인지 능력을 가진 거주자는 애니메이션 요소에 긍정적으로 반응한 반면, 낮은 인지 능력을 가진 이들은 이를 방해 요소로 느끼고 혼란스러워했다.
• 인지 능력이 제한된 사용자에게는 변화가 없는 정적 시각적 요소가 더 효과적이었으며, 이는 처리 부하를 줄이고 집중력을 향상시켰다.
• 로봇의 물리적 존재로 인해 사용자가 로봇과 GUI를 동시에 처리하는 데 어려움을 겪어 이중 참조 과제가 발생했다.
• 화면당 하나의 주요 동작과 단계별 작업 제시 방식이 사용자 통합성을 유지하고 혼란을 줄이기 위해 필수적이었다.