[论文解读] Impact of robot responsiveness and adult involvement on children's social behaviours in human-robot interaction

David Cameron, Samuel Fernando+5 more|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 2016

Social Robot Interaction and HRI参考文献 14被引用 5

一句话总结

本研究探讨了机器人响应性与成人参与度如何影响儿童在人机交互（HRI）中的社会行为。通过使用人形机器人Zeno，研究发现完全自主、响应迅速的机器人能提升儿童的身体活动水平和预期注视行为，而由成人协助、响应性较低的机器人则使儿童自报的积极情绪更高，表明机器人响应性会影响社会认知与参与度。

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.

研究动机与目标

• 探究机器人自主性与响应性如何影响儿童在人机交互过程中的社会行为。
• 考察成人参与在调节儿童参与度与情绪反应中的作用。
• 探索儿童的社会认知及对社会互惠的预期如何塑造其与社交机器人的互动。
• 评估感知到的机器人可靠性与社会能动性对儿童行为与情绪反应的影响。
• 通过深入理解机器人响应性与社会认知，为发展长期、共生的人机关系提供支持。

提出的方法

• 开展一项准实验研究，让儿童在两种条件下与Zeno机器人互动：完全自主响应与成人介入互动。
• 使用自动语音识别（ASR）触发机器人回应，根据ASR成功或失败决定为自主或辅助互动。
• 记录儿童的注视方向、身体活动、面部表情，并通过自评问卷收集互动后的情绪状态。
• 分析注视模式，以区分对语音刺激的反应性注视（反应性）与体现回应预期的预期性注视（预期性）。
• 通过开放式问题收集儿童对机器人社会能动性的主观认知的定性数据。
• 应用Godspeed问卷及先前的拟人化与社会能动性测量，将行为反应与感知到的机器人社会性相关联。

实验结果

研究问题

• RQ1 机器人响应性在多大程度上影响儿童在HRI中的身体活动与社会参与度？
• RQ2 HRI过程中成人参与是否会影响儿童报告的情绪状态及其对机器人作为社会实体的感知？
• RQ3 基于机器人自主性不同，儿童的注视行为（特别是预期性注视与反应性注视）有何差异？
• RQ4 感知到的机器人可靠性在多大程度上影响儿童在HRI中的情绪与行为反应？
• RQ5 儿童自报情绪与观察到的面部表情在多大程度上与机器人响应性及成人介入相关？

主要发现

• 与响应性较低、由成人协助的机器人互动的儿童，在机器人发出指令后表现出显著更高的身体活动水平，而与完全自主、响应迅速的机器人互动的儿童则表现出更少的身体活动。
• 当机器人完全自主时，儿童在对话中表现出更多的预期性注视，表明其对回应存在预期。
• 在成人协助条件下，儿童报告了更高的积极情绪，表明成人存在可能增强了任务的愉悦感。
• 在成人协助条件下，儿童对机器人语音刺激的反应性注视更频繁，表明其注意力更多是反应性的，而非预期性的。
• 儿童对成人研究者的注视在不同条件下无显著差异，表明成人存在并未分散其对机器人互动的注意力。
• 研究结果表明，机器人响应性塑造了儿童的社会认知与行为参与度，而成人参与可能独立于机器人自主性，影响儿童的情绪反应。