[论文解读] SRL Proxemics: Spatial Guidelines for Supernumerary Robotic Limbs in Near-Body Interactions

Hongyu Zhou, Chia-An Fan+5 more|arXiv (Cornell University)|Jan 31, 2026

Social Robot Interaction and HRI被引用 0

一句话总结

本文提出 SRL Proxemics，一种用于可穿戴超体机器人肢体的区域与组件级设计框架，基于 Wizard-of-Oz 研究，结果显示更高的自治性并不保证安全或信任，用户定义、区域感知规则会塑造对近身互动的可接受性。

ABSTRACT

Wearable supernumerary robotic limbs (SRLs) sit at the intersection of human augmentation and embodied AI, transforming into extensions of the human body. However, their movements within the intimate near-body space raise unresolved challenges for perceived safety, user control, and trust. In this paper, we present results from a Wizard-of-Oz study (n=18), where participants completed near-body collaboration tasks with SRLs to explore these challenges. We collected qualitative data through think-aloud protocols and semi-structured interviews, complemented by physiological signals and post-task ratings. Findings indicate that greater autonomy did not inherently enhance perceived safety or trust. Instead, participants identified near-body zones and paired them with clear coordination rules. They also expressed expectations for how different arm components should behave, shaping preferences around autonomy, perceived safety, and trust. Building on these insights, we introduce SRL Proxemics, a zone- and segment-level design framework showing that autonomy is not monolithic: perceived safety hinges on spatially calibrated, legible behaviors, not higher autonomy.

研究动机与目标

• 调查用户如何为 SRLs 在近身交互中定义区域与组件特定边界及自治规则。
• 评估高自治与参与者定义规则在近身进入时对生理唤起的影响。
• 考察自治配置如何影响亲近个人空间中的感知安全、信任与身体化感（embodiment）。

提出的方法

• 在同一组受试者的混合方法研究，18 名参与者，使用 Wizard-of-Oz 设置模拟 SRL 行为。
• 两种自治条件：High-Autonomy Anchor（标准化行为）与 Participant-Defined Rules（PDR），由隐藏操作员执行。
• 通过情景 elicitation 和思考大声协议开展用户定义策略的生成性启发。
• 包含两项任务（Comfort Zone Task 与 Control Handover Task）及四个近身交互阶段（接近/进入、移交、支撑、撤出）。
• 多模态数据收集：思考大声、半结构化访谈、任务后问卷（Trust、Godspeed、AEQ）以及相位锁定的皮肤电反应（SCR）。
• 原型：背部安装的 7-DOF SRLs，具安全约束；Wizard 通过主从连接与脚本化扰动来模拟自治。
• 伦理审批与安全防护，采用对照平衡的任务顺序与休息时段以降低学习效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 RQ1：用户在近个人空间中为区域与组件设定哪些边界、运动策略和提示要求，以确保互动的确定性？
• RQ2 RQ2：在标准化近身进入情境中，高自治与参与者定义规则对生理唤起有何影响？
• RQ3 RQ3：这些自治安排如何形塑近身情境中的主观保证感（感知安全、信任）与身体化感？

主要发现

• 用户将身体分成敏感区域，并据此调整 SRL 的自治与运动期望。
• 高敏感区域（头部/躯干）需要更严格的控制，而边缘区域则允许更大自由。
• 自治并非单一同质；区域特定的自治梯度与组件级运动约束成为设计原则。
• 参与者偏好与空间边界及任务情境相一致的自适应提示策略。
• 参与者定义的规则通过加强对控制感的认知，提升感知安全感和以能力为导向的信任。
• 区域响应式自治方法能提高近身 SRLs 的可预测性、舒适度与主动性感知。