Makala haya yanachunguza mbinu ya vitendo ya kuboresha mwingiliano wa binadamu na roboti (HRI) kupitia mawasiliano yasiyo ya maneno ya kihisia. Dhana kuu ni kwamba ukubalifu wa teknolojia unaweza kuongezeka kwa kufanya mwingiliano kuwa wa asili zaidi na wenye athari ya kihisia. Badala ya nyuso ngumu na ghali za roboti, utafiti huu unachunguza ufanisi wa onyesho la LED-RGB lenye usahihi mdogo kuwasilisha hisia nne za msingi: furaha, hasira, huzuni, na woga. Utafiti huu unathibitisha ikiwa rangi zinazobadilika na miundo ya mwanga inaweza kutambuliwa kwa uaminifu na waangalizi binadamu kama hali maalum za kihisia, na kutoa njia mbadala ya gharama nafuu kwa roboti zenye kikomo cha muonekano.
Utafiti huu ulipangwa ili kujaribu kwa utaratibu uhusiano kati ya miundo ya mwanga iliyopangwa na hisia zinazotambuliwa.
Kulingana na kazi ya msingi katika kompyuta ya kihisia na saikolojia ya rangi (mfano, [11]), watafiti walichora ramani ya hisia nne za msingi kwa vivuli vya rangi vya awali:
Zaidi ya rangi tuli, vigezo vinavyobadilika vilikuwa muhimu. Miundo ilifafanuliwa na:
Washiriki binadamu walipewa kuona mfululizo wa miundo ya mwanga inayotokana na onyesho la LED. Kwa kila muundo, waliombwa kutambua hisia iliyokusudiwa kutoka kwa chaguzi nne au kuonyesha "haijulikani." Utafiti huu ukipima usahihi (kiwango cha kutambulika), wakati wa kujibu, na kukusanya maoni ya kibinafsi juu ya uasilia wa kila muundo.
Onyesho lilikuwa na gridi ya LED-RGB, likitoa udhibiti kamili wa rangi kwa kila pikseli. Kipengele cha "usahihi mdogo" kinaashiria gridi ndogo ya kutosha (mfano, 8x8 au 16x16) kuwa ya kufikirika lakini yenye uwezo wa kuonyesha maumbo rahisi, mipito, au miundo inayosonga, tofauti na skrini ya usoni yenye usahihi wa juu.
Kidhibiti (kama Arduino au Raspberry Pi) kilipangwa ili kuzalisha miundo ya kihisia iliyofafanuliwa mapema. Vigezo vya udhibiti vilivyotumwa kwa kiendeshi cha LED vilijumuisha thamani za RGB ($R, G, B \in [0, 255]$) kwa kila LED na maagizo ya muda kwa mienendo.
Makala yaripoti kwamba baadhi ya hisia za msingi zinazozingatiwa zinaweza kutambuliwa na waangalizi binadamu kwa viwango vya juu sana kuliko bahati nasibu (25%). Inadokezwa kwamba hisia kama hasira (Nyekundu, blink haraka) na huzuni (Bluu, fifia polepole) kuna uwezekano wa kuwa na viwango vya juu vya kutambulika kwa sababu ya uhusiano mkali wa kitamaduni na kisaikolojia wa rangi.
Uchambuzi wa takwimu (mfano, vipimo vya Chi-square) ungekua umetumika kuthibitisha kwamba viwango vya kutambulika havikuwa ya bahati nasibu. Matriki ya kuchanganyikiwa kuna uwezekano wa kuonyesha makosa maalum ya uainishaji, mfano, "woga" kuchanganyikiwa na "hasira" ikiwa zote mbili zilitumia miundo ya mzunguko wa juu.
Maoni ya washiriki yalitoa muktadha zaidi ya usahihi ghafi, yakiashiria ni miundo gani ilihisiwa kuwa "ya asili" au "yenye kutatanisha," na kutoa maelekezo ya kuboresha uchoraji ramani wa hisia-kwa-muundo.
Faida kuu za mfumo huu ni gharama nafuu, matumizi ya nguvu kidogo, uthabiti wa juu, na kubadilika kwa muundo. Inaweza kuunganishwa katika roboti za aina yoyote, kutoka kwa mikono ya viwanda hadi roboti rahisi za kijamii, bila athari ya bonde la kutatanisha ambalo wakati mwingine huhusishwa na nyuso za kweli.
Vikwazo vinajumuisha msamiati mdogo wa kihisia (hisia za msingi pekee), uwezekano wa kutofautiana kwa kitamaduni katika tafsiri ya rangi, na asili ya kufikirika inayohitaji baadhi ya kujifunza kwa mtumiaji ikilinganishwa na utambuzi wa asili wa usoni.
Kazi hii inalingana lakini hurahisisha utafiti uliopita kama ule wa Geminoid F [6] au KOBIAN [10]. Inabadilishana uonyeshaji wa kina wa uso mzima kwa ulimwengu wote na utendaji, sawa na falsafa nyuma ya usemi wa roboti "wenye kikomo cha muonekano" [4, 7, 8].
Ufahamu Mkuu: Utafiti huu sio kuhusu kuunda roboti zenye hisia; ni kuhusu uhandisi wa uwezekano wa kijamii. Onyesho la LED ni "kiingilio" chenye akili, cha chini kabisa ambacho hutumia heuristiki zilizopo za binadamu (rangi=hisia, kasi ya blink=ukali) ili kufanya hali ya mashine iweze kusomeka. Ni aina ya ubunifu wa mawasiliano ya aina mbalimbali, ambapo "aina" ni mawakala bandia. Mchango halisi ni kuthibitisha kwamba hata ishara za kuona zilizodhoofika, zikiwa zimeundwa kwa uangalifu, zinaweza kusababisha usababishaji thabiti wa hisia—ugunduzi wenye maana kubwa kwa HRI inayoweza kuongezeka na ya gharama nafuu.
Mtiririko wa Kimantiki: Mantiki ya makala ni sahihi lakini ya kihafidhina. Inaanza kutoka kwa dhana iliyotumiwa sana kwamba hisia husaidia ukubalifu wa HRI [2,3], huchagua paleti ya kihisia ya msingi zaidi, na kutumia uchoraji ramani wa moja kwa moja (saikolojia ya rangi). Jaribio kimsingi ni jaribio la utumiaji wa uchoraji ramani huu. Mtiririko huu haukuchukua nafasi ya kuchunguza hali za utata zaidi au ngumu, ambapo mfumo kama huu ungeweza kuangaza zaidi ya kuiga nyuso.
Nguvu na Kasoro: Nguvu yake ni utendaji mzuri wa vitendo. Inatoa suluhisho la kazi lenye uwezekano wa matumizi ya haraka. Kasoro yake iko katika hamu ndogo ya uchunguzi wake. Kwa kuzingatia usahihi wa kutambulika wa hali nne za msingi pekee, inachukulia hisia kama ishara tuli ya kufafanua, sio sehemu ya mienendo ya mwingiliano. Haijaribu, kwa mfano, jinsi onyesho linavyoathiri uaminifu wa mtumiaji, utendaji wa kazi, au ushiriki wa muda mrefu—vipimo vinavyohusu "ukubalifu." Ikilinganishwa na uundaji wa kina katika usanifu wa kihisia wa kompyuta kama EMA [9] au nafasi ya PAD, kazi hii inafanya kazi katika safu rahisi ya pato.
Ufahamu Unaoweza Kutekelezwa: Kwa mameneja wa bidhaa, hii ni mchoro wa usemi wa kihisia wa MVP. Tekeleza taa rahisi ya hali yenye msimbo wa rangi kwenye kifaa chako kijacho. Kwa watafiti, hatua inayofuata ni kuhamia kutoka kutambua hadi kuathiri. Usiulize tu "hii ni hisia gani?" bali "je, hisia hii inakufanya ushirikiane vizuri/kwa kasi/kwa uaminifu zaidi?" Unganisha onyesho hili na miundo ya tabia, kama ile ya mawakala wa kujifunza kwa nguvu wanaoendana na maoni ya mtumiaji. Zaidi ya hayo, chunguza vitanzi vya kihisia vinavyoelekea pande mbili. Je, muundo wa LED unaweza kubadilika kwa wakati halisi kulingana na hisia za mtumiaji zinazogunduliwa kupitia kamera au sauti? Hii inabadilisha onyesho kuwa mazungumzo.
Muundo wa kihisia unaweza kuwekwa rasmi kama kitendakazi kinachobadilika kwa wakati kwa kila pikseli ya LED:
$\vec{C}_{i}(t) = (R_i(t), G_i(t), B_i(t)) = \vec{A}_i \cdot f(\omega_i t + \phi_i)$
ambapo:
Muundo wa "hasira" unaweza kutumia: $\vec{A} = (255, 0, 0)$ (nyekundu), $f$ kama wimbi la mraba la mzunguko wa juu, na $\phi$ iliyolinganishwa kwenye pikseli zote kwa athari ya mwanga unaoblink kwa umoja. Muundo wa "huzuni" unaweza kutumia: $\vec{A} = (0, 0, 200)$ (bluu), $f$ kama wimbi la sine la mzunguko wa chini, na mabadiliko ya awamu polepole, yanayosonga kwenye pikseli zote kuiga wimbi laini au athari ya kupumua.
Maelezo ya Chati (Kinadharia kulingana na madai ya makala): Chati ya baa zilizogawanyika yenye kichwa "Usahihi wa Kutambua Hisia kwa Miundo ya LED-RGB." Mhimili wa x unaorodhesha hisia nne lengwa: Furaha, Hasira, Huzuni, Woga. Kwa kila hisia, baa mbili zinaonyesha asilimia ya kutambulika sahihi: moja kwa onyesho la LED na nyingine kwa kiwango cha msingi cha bahati nasibu (25%). Uchunguzi muhimu:
Mistari ya makosa kwenye kila baa kuna uwezekano wa kuashiria tofauti ya takwimu kati ya washiriki. Grafu ya mstari ya sekondari inaweza kuonyesha wakati wa wastani wa kujibu, ikionyesha kutambulika kwa haraka kwa hisia zenye usahihi wa juu kama hasira.
Hali: Roboti ya ushirikiano (cobot) katika eneo la kazi linaloshirikiwa inahitaji kuwasilisha hali yake ya ndani kwa mwenzake binadamu ili kuzuia ajali na kusawazisha ushirikiano.
Utumiaji wa Mfumo:
Kesi hii inahama zaidi ya kutambua rahisi kupima athari ya kazi ya onyesho la kihisia kwenye usalama na ufanisi wa ushirikiano.