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为什么教机器人眨眼很难但很重要

2023-05-05 22:19:57

这是我第一次和机器人一起打鼓。

我正坐在一个可爱的人形机器人对面的桌子旁。我们每个人都有自己的棍子和盒子,并且要用棍子与光模式同步敲击盒子。但当然我也在看机器人——而且我知道它在看我。


这个击鼓实验旨在测试执行相同任务的机器人的存在如何影响人类的行为。


这是研究小组正在进行的众多人机交互实验之一。


虽然我注意到房间里的灯光和其他人,但我的目光一直被 iCub 厚重的白色眼睑吸引。


一方面,当机器人每隔几秒眨眼时会发出明显的噪音。而且,因为这个像孩子一样的机器人有富有表情的超大眼睛,所以它的目光引人注目。


这很重要,因为眨眼与眼睛注视的其他方面一样,不仅仅是严格意义上的眼睛。


虽然人们通常认为眨眼只是一种与保护功能和眼部润滑相关的反射性生理功能,但它在相互互动中也起着重要作用。


人类眨眼传达了注意力和情感。作为一种非语言交流方式,它表达了很多我们没有意识到的事情,例如谁应该轮流谈话。


因此,这只是人类不断交换的许多社交信号之一,而他们并没有意识到,同时从中获得了大量信息和安慰。


因此,社交机器人专家一直在研究人类眨眼的生理和心理特性,以了解为什么在机器人中匹配它可能有用。


由于眨眼在人类行为中的许多重要功能,可以假设让机器人眨眼可以显着增强他们对人类的感知。这反过来可以促进人机交互。


换句话说,当机器人很好地眨眼时,人们就会感受到你的性格。


事实上,对13 岁儿童和成年人进行的研究表明,这两个群体都更喜欢眨眼的机器人。一个不眨眼的机器人会给人一种被盯着看的不愉快印象。


人类还认为眨眼更自然的机器人更聪明。在人类依赖机器人提供信息的情况下,例如在火车站,智能很重要。


尽管看起来自然的眨眼有很多好处,但将其集成到机器人中(除了化身和带有面部屏幕显示的机器人)在技术上具有挑战性。


眨眼是人类运动中最微妙的一种,因此设计能够模仿这些运动的机制需要先进技术,例如高精度电机。例如的机器人专家使用昂贵的航空航天级电机并设计他们自己的控制电子设备。


具体来说,眨眼时电机移动皮肤材料的速度确实具有挑战性,并且在眨眼时使眼睛的形状看起来自然也具有挑战性。以及减少人造眼睑和眼睑之间的摩擦。眼睛表面本身。


这里的另一个问题是机动眨眼的速度和声音之间的权衡。在 iCub 机器人中,一个更安静的电机可以抑制眨眼的声音。但是较慢的运动会使机器人看起来困倦或像猫一样。


非常缓慢的眨眼也有丢失视觉信息的风险,因为 iCub 的摄像头位于眼睛后面。在视觉上,缺少两帧并不是什么大问题,缺少十帧开始成为一个问题。


另一个挑战是正确的眨眼时间和持续时间。 眨眼的不同功能——例如一个人在说谎时如何改变眨眼速度——涉及不同的眼睑动态和不同的情绪状态。


在给定的情况下,任何与自然和适当的眨眼时间和持续时间的偏差都会使机器人显得古怪和令人不安。


使用软件程序,该程序可以部分随机化单眼和双眼之间的间隔。毕竟,死死地眨眼看起来也不太自然。


在迪士尼研究中心,机器人专家与角色动画师联手开发了逼真的机器人凝视研究原型。目的是设计一个易于动画师控制的眼睛注视表达系统,以传达微妙的情感。


借助眼睑运动曲线等元素,“我们可以将这些个体行为隔离开来,从而更容易真正专注于纠正小方面和小细节,”迪士尼研究院的研究科学家说。


他们已经为他们的机器人感应和眼睛注视控制系统申请了专利。这包括用于处理机器人胸部摄像头拍摄的图像的软件,以及为打开和关闭眼睑等动作生成控制信号的软件。

这项研究仍处于实验阶段,尚未应用于迪士尼的主题公园。这里的目标是真正选择一个我们感兴趣的单一社交线索,并尽可能地推动它做出逼真可信的动作和行为,我们认为这些动作和行为会为与人互动提供一个平台。


例如,为了让眼睛注视系统在与人类进行更长时间的近距离互动时保持可信度,这项技术需要改进。


另一个普遍的挑战是让类人机器人开始将它们的眨眼模式与人类的眨眼模式同步,就像人类在谈话中所做的那样。


这些类型的挑战仍然吸引着一些机器人专家。而且,与夸大的流行文化描述的机器人与人类无法区分的情况相反,眨眼只是许多复杂性的一个小例子,这些复杂性仍然使机器人交互看起来不那么自然。


当试图复制一种像眨眼这样微小且有时被低估的机制时,实际上你揭示了这种机制有多么复杂,然后有多少微妙的运动。这就是我们拥有探索和发明的绝佳机会的地方。





源:BBC 


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