在人机协作中构建韧性：机器人对人为失误的处理提供的情感和认知反馈

文献标题

Affective and Cognitive Feedback from a Robot for Human-attributed Failure Handling

出版信息

• 主题领域: 人机协作（HRC）与协作任务中的失败处理。
• 关键词: 人机协作、人归因失败、情感反馈、认知反馈、团队合作质量、共在感、亲密感、社会关系动态、协作机器人、失败恢复。

背景与问题

• 问题/挑战: 对于机器人在协作任务中如何应对人归因失败的理解有限，而大多数研究集中于机器人引发的失败。
• 意义: 机器人有效的失败处理可以提高协作质量、维持信任并支持社会关系动态，使机器人成为更有效的团队成员。
• 动机与相关工作: 先前的研究探讨了人际协作（HHC）中的失败处理以及HRC中机器人引发的失败，但尚未系统研究机器人对人归因失败的响应。本研究通过探讨情感反馈和认知反馈在此类场景中的作用来填补这一空白。

解决方案

• 提出的方法: 通过一项控制实验评估情感反馈和认知反馈在人归因失败后的协作体验中的作用，涉及HRC和HHC场景。
• 创新性:
  1. 提供实证证据表明情感反馈和认知反馈均可改善人归因失败后的协作体验。
  2. 展示情感反馈（情感安慰）和认知反馈（任务指导）在失败处理中的互补作用。
  3. 跨场景比较表明，人类对机器人和人类合作者施加了类似的社会期望。
  4. 为设计能够整合情感和认知反馈的社会适应型机器人提供设计启示。
• 实验流程与关键技术:
  • 参与者（N = 60）与人形机器人（NAO）或人类合作者一起完成堆叠积木任务。
  • 测试四种场景：成功、带情感反馈的失败（FAF）、带认知反馈的失败（FCF）以及无反馈的失败（FNF）。
  • 反馈在合作者之间标准化，并通过团队合作质量、共在感和亲密感的测量，以及定性访谈进行评估。

结果

• 具体发现:
  • 情感反馈在共在感和亲密感评分中表现最佳，而认知反馈提高了团队合作质量。
  • 两种反馈类型在所有测量指标上均显著优于无反馈条件。
  • 参与者在76.67%的情况下将人归因失败归因于自己，验证了实验操作的有效性。
• 相较基线的优势:
  • FAF和FCF显著改善了协作体验，相较于FNF，FAF在社会关系效益方面更强，而FCF在任务协调方面表现更优。
• 实验/评估:
  • 混合因子设计（4 × 2），包括反馈场景的组内操控和合作者类型（机器人或人类）的组间分配。
  • 定量测量（团队合作质量、共在感、亲密感）和定性访谈分析提供洞见。
• 局限性与未来工作:
  • 仅限于人形机器人，结果可能无法推广至非拟人化系统。
  • 聚焦于两种反馈类型，未来应探索多模态和个性化反馈策略。
  • 在控制环境中进行的实验，失败是脚本化的；实际应用需要在动态环境中测试。
  • 样本缺乏与机器人相关的专业经验，未来研究应包括多样化的参与者群体和文化背景。

总结

本研究表明，情感反馈和认知反馈均能在人归因失败后提升HRC和HHC中的协作体验。情感反馈主要支持情感恢复和社会关系动态，而认知反馈有助于任务适应性。研究结果表明，人类对机器人和人类合作者施加了共同的社会期望，强调了机器人系统中社会智能行为的重要性。这些发现为设计能够整合情感和认知线索的协作机器人提供了可操作的见解，特别是在易于失败的场景中维持高效团队合作。未来研究应探索在真实、高风险环境中的自适应反馈策略。