同步：探索同步以增加人类与非类人机器人之间的信任

文献标题

In Sync: Exploring Synchronization to Increase Trust Between Humans and Non-humanoid Robots

文献信息

• 主题领域: 人机交互 (Human-Robot Interaction, HRI)
• 关键词: 同步化, 信任, 非人形机器人, 动力方法, 设计策略

研究背景与问题

• 发现的问题或挑战: 当前的研究和设计策略主要集中于人形机器人，尽量通过使机器人更具情绪表达或人类特征来提升用户的信任。然而，这些策略在简单非人形机器人（SNHRs）中是有限的，且可能因为不现实的期待引发用户的困惑和挫败。此外，缺乏针对非人形机器人的信任建立方法。
• 重要性: 随着机器人逐步融入日常生活，用户对机器人信任的建立和维持成为人机交互领域的重要问题。信任是决定机器人在日常生活中普及的重要因素，影响用户对机器人的依赖、任务委托及意见采纳。
• 研究动机与相关工作: 本研究以社会心理学和神经心理学中的同步化效应为理论基础，提出通过与人的身体运动同步化来增加对机器人的信任，而这种同步化无需机器人具备复杂的交互能力或像人类的外形。相关研究表明同步化在增强人际信任中有显著作用，但在非人形机器人领域尚未有类似的探索。

解决方案

• 提出的解决方案:
  • 设计了一种能够进行物理运动同步的简单非人形机器人原型 (SNHRs)。
  • 通过同步化运动增强人类用户对机器人的信任感。
• 创新之处:
  • 将社会同步化理论应用于机器人设计，提出一种新的增强信任的策略，特别适用于简单非人形机器人。
  • 打破传统以机器人形态和人类化交互能力提升信任的思路，关注动态行为的作用。
• 实施步骤:
  • 原型设计与制造：使用简单的单段连续机器人，通过线缆驱动实现柔性垂直弯曲结构。设计了传感器用于追踪人体的上半身运动，并使机器人基于数据进行同步化动作。
  • 三种运动模式测试：分别为完全同步化、随机运动和简单重复运动模式。
  • 实验设计：参与者自由与机器人互动，填写信任问卷并选择是否参与投币“信任游戏”。

研究成果

• 具体成果:

  • 同步化运动显著提高了参与者对机械装置的信任感（通过问卷量表测量），相比随机和简单运动模式，表现出更高的“可靠性”、“熟悉度”及“完整性”评分，同时降低了“警觉性”和“不信任行为”的评级。
  • 在“信任游戏”中同步化模式中的投币数量略高，但未表现出统计显著性。

• 与现有解决方案相比的优势:

  • 不依赖机器人的人类化外形和复杂互动能力，在非人形机器人的设计中同样适用。
  • 同步化策略简单、不需要昂贵的硬件支持，增强调和性及情感联系。

• 实验或评估结果:

  • 用51名参与者进行的实验表明，同步化运动对问卷量表中的信任评分有显著正面影响。
  • 未发现同步化运动显著影响参与者在信任游戏中愿意花费的金钱。

• 局限性与未来方向:

  • 采用抽象设计避免了形式和功能的干扰，但这对真实任务场景的推广可能有限，未来需要测试其他机器人外形和功能对同步化策略的影响。
  • 参与者对投币游戏的理解可能混淆研究目的，应优化实验设计，例如使投币游戏直接成为互动的一部分。
  • 可进一步研究同步信号扩展至人体其他部分（如呼吸或心率）或将同步化转化为其他输出模式（如灯光亮度）。
  • 同步化策略也可能存在伦理风险，如被用作欺骗目标用户的工具，需要加强审查和规范。

总结

本研究首次探索了通过运动同步化提升人类用户对非人形机器人的信任感，提出了一种具有前瞻性的动态设计策略。尽管“信任游戏”部分结果未显显著性，本研究为动态行为作为设计重点提供了新视角，同时为未来人机交互系统的设计实践和理论研究奠定了基础。