導讀

打籃球時，當球向你飛來，你總會下意識地或者說有意識地伸手去接住球。生活中，有人遞給你一個東西時，你也會伸手去接住，禮貌或者倉促地。那么在如今擬人機器人越發“聰明”的時代，機器人開始與人類直接互動，越來越多地參與我們的日常社交活動互動——作為幫手、同伴和照顧者。這意味著機器人不僅需要安全和具有功能，而且要與人類正常和預期的行為一致。

作者：凜冬

機器人“擬人化”能夠給我們帶來更好的使用感受。也因此，人與機器人之間的交互成為了諸多研究所的研究主題。現在，迪士尼研究所提出了一種具有機器人特征的快速、可靠地移交東西的系統，并帶來了一項調查機器人速度和反應時間對感知交互質量的影響的用戶研究。并以《Fast Handovers with a Robot Character : Small SensorimotorDelays Improve Perceived Qualities》為題發表。

機器人與人的移交交互已經在機器人技術文獻中得到了極大的關注。現在的技術水平已經能夠將從人與人之間交互的數據模型應用在機器人系統上。有些工作考慮了人到機器人的切換或雙向交互；有的已經考慮了切換系統故障的穩健性；有的機器人裝有物體加速度感測裝置，以便機器人可以在移交過程中重新抓住掉落的物體；還有的將視覺加入了其中，研究了凝視在移交交互中的作用，表明如果機器人將其凝視用作對用戶的提示，則移交性能將得到改善。那么這次迪士尼帶來的移交交互系統有什么特殊之處呢？

為了幫助將機器人視為一個“人”，實驗團隊創建了一個具有軀干、手臂和頭部的機器人，頭部是一個卡通熊頭。

該系統使用了水平安裝的KUKA LBR iiwa 7 R800機器人來組成機器人的肩膀和右臂。機器人有著不同的關節，扮演著肩膀、肘部這些部位，“軀干”穿著襯衫，以增強角色交接的感覺。實驗團隊使用了Pisa / IIT軟手，這是一種軟且驅動不足的手，但具有單個激活的自由度。手具有五指擬人化設計，增強“擬人化”的感覺。此外，它的柔軟性允許手在物體的位置變化很小的情況下穩健地抓握。為了增強交互的感覺，機器人傾斜了頭部以看上去在看著物體。關節2使角色的右肩膀向前傾斜以移至更遠的切換位置，即超出其右肩膀的指定半徑，或者如果位置太近則向后傾斜。解析逆運動學求解器可以幫助掌握剩下關節的自由度，以此來保持肘高盡可能低。

Pisa / IIT軟手

移交實驗過程中使用直徑為30厘米的環形物體。機器人可以很容易地從一定范圍接近物體，它還使人與機器人手保持距離，消除了潛在的干擾并提高了安全性和準確性。

該實驗內容很簡單，就是人將物體遞給機器人，機器人識別到，移動手臂到達移交位置，然后抓住物體，并移動手臂回到原來的位置，然后再由機器人將物體移交給人類。

移交交互由混雜自動機確定，所以該系統具有一定的魯棒性。比如說：如果在移交物體過程中，機器人將要抓到物體的時候，我們將物體移動了一段距離，機器人將會再次嘗試抓取。

而且，如果我們使壞，機器人抓住后，我們不松手，機器人是不會輕易強行帶走物體的，它會耐心的等待我們松手。

當機器人向我們遞交東西時，它會判定當人的力量達到一定的值后再松手。可以說十分貼心。

做到上面這些就行了嗎？好的合作是需要流暢性的，迪士尼研究所還做了一個機器人反應時間和移動速度對移交交互影響的實驗。

以3*3的模式展開，反應時間分為“long delay”、“short delay”、“no delay”三組，速度分為“slow”、“moderate”、“fast”三組。來自華特迪士尼幻想工程公司的員工的18名參與者（9名女性，9名男性）年齡在21-41歲之間參與這項了研究。

在試驗開始時，實驗人員口頭告知參與者從搖籃中撿起物體并將其遞給機器人。然后，機器人取回該物體，使手臂回到靜止姿勢0.5秒鐘，然后繼續將物體交還給同一位置的參與者。參與者取回該物體并將其放回搖籃，從而結束試驗。

通過實驗，研究人員得出：適當的延遲通常是有益的，延遲時間越長，機器人越讓人感覺不溫暖，不延遲時間，機器人會讓人感覺不舒服。如果在移交過程中機器人速度高于人類速度，我們感覺到的不適感會增加。

當然，實驗中，研究人員還發現，雖然我們的機器人移交系統能夠匹配人得移交速度，但是還存在一些問題。例如：人能夠很容易看穿機器人的動作，但機器人在這一方面還很遲鈍，而且，人會經常調整移交物體的位置，還有人的手能夠比此實驗使用的機器人手閉合得快得多。原因之一是人的手到達物體之前開始合上手。不幸的是，預閉合單自由度的手會降低執行器的魯棒性，所以目前來說更快的軟機器人手將是將來工作的有用補充。

更明顯的實驗結果見視頻：

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本文經授權轉載自機器人大講堂（ID：RoboSpeak），原標題為““機器人遲鈍一點，會更有人情味”，迪士尼提出新型人機交互系統”，如需二次轉載請聯系原作者