人與陪伴機(jī)器人的近體學(xué)交互研究

林鎮(zhèn)郁　唐林濤

摘要：本文主要研究了陪伴機(jī)器人與人建立陪伴關(guān)系的情況，通過實(shí)驗(yàn)分析了人和機(jī)器人的空間距離對(duì)“親密程度”的影響。在10×10平方米空間里，原型的陪伴機(jī)器人和人分別保持1米、0.5米、0.15米的距離進(jìn)行跟蹤;通過跟實(shí)驗(yàn)對(duì)象的深度訪談，了解人在不同距離上對(duì)陪伴機(jī)器人的感覺以及心理上與機(jī)器人建立的親密關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，在有限空間里人與機(jī)器人移動(dòng)時(shí)，空間距離對(duì)親密關(guān)系的建立不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。本文還通過實(shí)驗(yàn)探究了機(jī)器人的外形、觸感等其他非語言元素對(duì)人與機(jī)器人間親密關(guān)系的影響。

關(guān)鍵詞：人機(jī)交互（HRI，Human Robot Interaction） 陪伴機(jī)器人 近體學(xué)

中圖分類號(hào)：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2020）01-0032-03

引言

2019年1月在美國舉行的國際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì)（CES，International Consumer ElectronicsShow）展出了舉世矚目的三種陪伴機(jī)器人——Lovot（日）、Liku（韓）、Kiki（美），它們都注重強(qiáng)調(diào)“情感”。為了與人進(jìn)行更多情感交互，這三種陪伴機(jī)器人在硬件和軟件上做出了各種變化。尤其是GrooveX公司的Lovot，通過被人擁抱，嘗試跟人建立更加親密的關(guān)系。

然而，2018年美國布魯金斯研究所（The Brookings Institution）發(fā)布的調(diào)查結(jié)果表明，人與機(jī)器人的關(guān)系并不是很理想。在網(wǎng)上通過對(duì)2021名成年美國人進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，61%的人對(duì)機(jī)器人的感覺并不舒服，對(duì)機(jī)器人感覺舒服的人只占16%。2017年Kim通過研究提出，機(jī)器人和人的實(shí)體交互越豐富，建立陪伴關(guān)系的效果越好[1]。但是現(xiàn)有的機(jī)器人實(shí)體交互方式還不夠豐富。為了使人與機(jī)器人建立更好的陪伴關(guān)系，需要進(jìn)行更深入的物理交互研究。因此，本文研究了人與陪伴機(jī)器人的“空間距離”對(duì)建立陪伴關(guān)系的影響，如圖1。

一、社交機(jī)器人（Social Robot）與陪伴機(jī)器人（Companion Robot）的關(guān)系

在家里與人交互的機(jī)器人有社交機(jī)器人（Social Robot）和陪伴機(jī)器人（Companion Robot）兩種，兩個(gè)術(shù)語經(jīng)常被混用，因此有必要對(duì)兩者的差異進(jìn)行探究。

（一）社交機(jī)器人（Social Robot）

社交機(jī)器人是與人進(jìn)行感性交互的機(jī)器人，人們會(huì)認(rèn)為社交機(jī)器人是“有社會(huì)性的個(gè)體”。在HRI的領(lǐng)域，社交機(jī)器人可分為以下五類[2]，如表1：

（二）陪伴機(jī)器人（Companion Robot）

陪伴關(guān)系（Companionship）是依戀感（Attachment）、親密感（Intimacy）、承諾感（Commitment）三種感情的結(jié)合。依戀感是情感的紐帶，親密感是緊密的連接，承諾感是保持長期關(guān)系的關(guān)鍵[1]。

在HRI領(lǐng)域，陪伴關(guān)系（Companionship）是指人和機(jī)器人之間建立了心理關(guān)系;在智能系統(tǒng)之間陪伴關(guān)系是指互相共享有形信息和心理活動(dòng)[1]，如圖2。

兩者對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，社交機(jī)器人（Social Robot）的關(guān)鍵在于人是否認(rèn)可機(jī)器人具有社會(huì)個(gè)體的功能，陪伴機(jī)器人（Companion Robot）的關(guān)鍵則在于與人建立陪伴的“情感的關(guān)系”。所以兩者并不是完全不同的。本文驗(yàn)證了社會(huì)機(jī)器人是機(jī)器人成為陪伴機(jī)器人的必備條件。

二、陪伴機(jī)器人的發(fā)展概況

從圖3和表2的案例來看，陪伴機(jī)器人主要在室內(nèi)使用，為了減少和人的心理距離，通常具有可愛的外觀。陪伴機(jī)器人通過與人交互建立陪伴關(guān)系。有研究表明，機(jī)器人的表情和無聲語言行為會(huì)給人帶來情緒上的反應(yīng)，從而建立親密關(guān)系[4]。

三、陪伴機(jī)器人和近體學(xué)（Proxemics）

以上案例表明，寵物形式的陪伴機(jī)器人即使不會(huì)使用人類的語言進(jìn)行交互也可以建立陪伴關(guān)系。因此可以知道，使用無聲語言也能夠和人建立關(guān)系。本文將研究“距離和空間”的無聲語言元素對(duì)人與機(jī)器人陪伴關(guān)系建立的影響。

空間語言是無聲語言交互的一種，研究交互對(duì)象在空間中的距離和姿勢(shì)所生產(chǎn)的影響和作用[5]?？臻g語言的研究內(nèi)容可分為兩個(gè)方面：人與人之間保持不同的身體距離會(huì)表達(dá)怎樣的意義;辦公室、建筑、城市之間空間排列的意義。

Hall（1959）根據(jù)人和人的距離把空間語言分成4種，提出了近體學(xué)（Proxemics）。

（一）15-46cm，親密的距離：通常產(chǎn)生身體上的接觸，即使不通過有聲的語言也可以理解對(duì)方。

（二）46-122cm，私人的距離：屬于家人和好友之間的距離，一般伸手時(shí)可以互相接觸。

（三）120-370cm，社會(huì)的距離：一般社會(huì)團(tuán)體的正式、非正式距離。

（四）370cm以上，公共的距離：通過很大的聲音或動(dòng)作可以交互的距離。

在人和機(jī)器人的距離方面，目前的研究不是很多。美國Willow garage研究所（2009）的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人將人當(dāng)作障礙物，機(jī)器人會(huì)與人保持一定的緩沖區(qū)以防止碰撞。[6]隨著技術(shù)的進(jìn)步，如今的機(jī)器人可以識(shí)別人臉，因此可以區(qū)分環(huán)境障礙物和人，從而有了和人接觸并建立陪伴關(guān)系的可能。因此，本文想要通過實(shí)驗(yàn)探究近體學(xué)在人機(jī)關(guān)系中的適用性。

四、陪伴機(jī)器人的近體學(xué)（Proxemics）實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證近體學(xué)在陪伴機(jī)器人領(lǐng)域的適用性，本部分進(jìn)行了人和機(jī)器人之間距離變化對(duì)陪伴關(guān)系影響的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中陪伴機(jī)器人以不同的距離跟蹤實(shí)驗(yàn)對(duì)象，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行訪談，從而了解距離對(duì)陪伴關(guān)系的影響。因原型機(jī)器人技術(shù)和與人的關(guān)系問題，所以將其設(shè)定為寵物關(guān)系[7]，并在人的后面進(jìn)行跟蹤。陪伴機(jī)器人是可以通過遙控器控制的兩輪機(jī)器人，具有可愛的造型，如圖4、表3。

（一）實(shí)驗(yàn)條件

1.實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地：清華大學(xué)人文圖書館咖啡廳前空地

2.原型機(jī)器人：Ranababy遠(yuǎn)程遙控視頻車機(jī)器人+圓環(huán)泡沫造型

3.尺寸：75×75×15cm

4.功能：4方向移動(dòng)+靜態(tài)傾角變化

5.控制方式：在實(shí)驗(yàn)對(duì)象看不見的地方使用遙控器控制機(jī)器人

6.實(shí)驗(yàn)對(duì)象：5個(gè)清華大學(xué)研究生（工業(yè)設(shè)計(jì)碩士、設(shè)計(jì)理論碩士2名、歷史博士、教育博士）-每個(gè)實(shí)驗(yàn)前有關(guān)于陪伴機(jī)器人的概念的15分鐘培訓(xùn)

7.結(jié)論獲取方式：深度訪談

實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后進(jìn)行一對(duì)一訪談，1-4實(shí)驗(yàn)之后與機(jī)器人的親密度變化和原因、關(guān)于其他意見討論-每個(gè)人15分鐘

（二）假設(shè)

Hall的近體學(xué)（1959）適用于人與機(jī)器人之間，即距離越近，關(guān)系越親密。

（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如圖5

1.原型機(jī)器人分別以1m、0.5m、0.15m的距離跟蹤實(shí)驗(yàn)對(duì)象移動(dòng)5m。

Hall的近體學(xué)有，0.15m、0.46m、1.2m、3.7m以上，的四種標(biāo)準(zhǔn)。但從本實(shí)驗(yàn)看在10m×10m的有限室內(nèi)空間里面，機(jī)器人與人的距離3.7m以上的話，不會(huì)有建立親密關(guān)系的意義。所以按照前三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來決定0.15m、0.5m、1m的距離。

2.實(shí)驗(yàn)對(duì)象坐著時(shí)，原型機(jī)器人接觸實(shí)驗(yàn)對(duì)象身體（小腿和膝蓋附近）。

3.實(shí)驗(yàn)對(duì)象站著時(shí)，原型機(jī)器人原地旋轉(zhuǎn)。4.實(shí)驗(yàn)對(duì)象坐著時(shí)，原型機(jī)器人分別距離1m、0.5m、0.15m旋轉(zhuǎn)。

（四）訪談總結(jié)

1.五個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象都覺得被機(jī)器人跟隨時(shí)，無論距離長短，都會(huì)讓

實(shí)驗(yàn)對(duì)象感到不適。他們會(huì)有被跟蹤騷擾的感覺。尤其是距離50cm時(shí)，感覺最不適（三個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的意見）。

2.原型機(jī)器人接觸實(shí)驗(yàn)對(duì)象時(shí)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象覺得比較好奇（本實(shí)驗(yàn)的機(jī)器人接觸部位用泡沫做出來，接觸的強(qiáng)度很弱）。實(shí)驗(yàn)對(duì)象感受到了原型機(jī)器人想要搭話溝通的意圖。

3.原型機(jī)器人連續(xù)坐地旋轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象認(rèn)為原型機(jī)器人在撒嬌，能感受到類似寵物的感覺。

4.實(shí)驗(yàn)對(duì)象不移動(dòng)，原型機(jī)器人在視覺范圍內(nèi)，與“實(shí)驗(yàn)1”結(jié)果不同，實(shí)驗(yàn)對(duì)象覺得和機(jī)器人建立了好的關(guān)系。但是不同的距離沒有帶來親密度的差別。

（五）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)表明，機(jī)器人和人的關(guān)系與傳統(tǒng)近體學(xué)不同，距離的差別并不會(huì)影響親密關(guān)系的建立。而原型機(jī)器人跟隨實(shí)驗(yàn)對(duì)象時(shí)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象會(huì)有不舒服的感覺。反而實(shí)驗(yàn)對(duì)象認(rèn)為原型機(jī)器人在他們的視覺范圍內(nèi)時(shí)，會(huì)建立親密關(guān)系，而在室內(nèi)空間內(nèi)，距離遠(yuǎn)近對(duì)親密關(guān)系的建立仍然沒有影響。雖然本實(shí)驗(yàn)在10m×10m的有限室內(nèi)空間進(jìn)行，但是本環(huán)境與陪伴機(jī)器人的真實(shí)使用環(huán)境近似，可以認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)論在真實(shí)環(huán)境中仍然適用。

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行追加訪談，得到了空間距離以外其他元素可能會(huì)對(duì)人和機(jī)器人親密關(guān)系的建立產(chǎn)生更大影響。

1.視覺元素（外形）“因?yàn)樵蜋C(jī)器人長得可愛而有了好感。”“有了眼睛的動(dòng)作感覺跟寵物一樣?！?/p>

2.時(shí)間和空間綜合元素“我跟機(jī)器人在一個(gè)地方的時(shí)間長了，就會(huì)有和機(jī)器人關(guān)系好了的感覺”、“在小的地方一直在一起，感覺原型機(jī)器人是活著的?！苯⑴惆殛P(guān)系（companionship）的承諾感（commitment）有關(guān)。

3.觸感元素“機(jī)器人接觸我的時(shí)候，感覺它有生命?！薄敖佑|的動(dòng)作，好像在跟我撒嬌的感覺?！?/p>

（六）實(shí)驗(yàn)不足

1.實(shí)驗(yàn)對(duì)象的數(shù)量（5人）不具科學(xué)代表性。

2.實(shí)驗(yàn)環(huán)境和普通陪伴機(jī)器人使用環(huán)境不同，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的機(jī)器人周圍行人會(huì)比較多。

3.實(shí)驗(yàn)訪談集中于陪伴關(guān)系（companionship）的三個(gè)情感元素（依戀感、親密感、承諾感）中的親密感。

結(jié)語

陪伴機(jī)器人在不久的未來或許可以代替動(dòng)物和人，與人建立起陪伴（companionship）關(guān)系[9]?，F(xiàn)有的陪伴機(jī)器人為了跟用戶建立陪伴關(guān)系——Companionship（依戀感、親密感、承諾感），通過各種方式努力與人交互，其中語音的方式與屏幕上的語言信息方式交互的案例最頻繁。但陪伴機(jī)器人要與人成為陪伴——建立情感的關(guān)系（Companionship），除了有聲語言的交互之外，還需要無聲語言的方式交互[10]，雖然研究表明現(xiàn)有寵物角色的陪伴機(jī)器人在動(dòng)作表達(dá)交互上對(duì)人有積極影響。陪伴機(jī)器人的活動(dòng)環(huán)境在與人一起在同一個(gè)有限的室內(nèi)空間，但是交互的空間跟距離的元素上的研究比較缺乏。

本文通過Hall的《近體學(xué)》的理論應(yīng)用到機(jī)器人與人的交互，建立更親密的關(guān)系。但通過本文的實(shí)驗(yàn)，可以知道機(jī)器人和人的關(guān)系與人和人的關(guān)系不一樣，擬人的方式——《近體學(xué)（Proxemics）》不能盲目搬用。對(duì)于移動(dòng)范圍變大的情況，需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究得出結(jié)論。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)象的深度訪談可以得出三個(gè)結(jié)果。

第一、陪伴機(jī)器人和人交互需要考慮對(duì)象之間的距離、視覺、觸覺及其他感覺等綜合性的元素。因?yàn)闄C(jī)器人和人不一樣，沒有生命感，所以機(jī)器人動(dòng)作時(shí)，在人的視覺范圍內(nèi)動(dòng)作等需要給人提醒存在感?？臻g距離的元素和其他感覺元素在一起交互[11]，人和機(jī)器人建立親密的關(guān)系會(huì)有更好的效果。

第二、陪伴機(jī)器人和人的距離及親密度沒有正比例的關(guān)系，但是機(jī)器人緊貼在一起或接觸的時(shí)候，人覺得更有“親密關(guān)系”的感覺。人摸著毛絨玩具有的感情移入并建成親密關(guān)系溝通的心里[12]，會(huì)應(yīng)用到距離、觸覺及人和機(jī)器人建立親密關(guān)系的交互。不僅僅是通過觸覺的交互會(huì)形成依戀感。

第三、陪伴機(jī)器人會(huì)在人旁邊的位置陪伴，和人之間的近體學(xué)一樣，親密關(guān)系更容易設(shè)定。需要進(jìn)一步研究人與機(jī)器人的近體學(xué)和時(shí)間關(guān)系，建立承諾感以及更完整的陪伴關(guān)系。

為了使陪伴機(jī)器人和人建立更親密的關(guān)系，設(shè)計(jì)師需要深入研究人與機(jī)器人更豐富的無聲語言的交互。筆者將針對(duì)人與機(jī)器人的交互進(jìn)行更深層次的剖析，優(yōu)化并深究新的空間及距離的互動(dòng)模式。

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