什麼是社會機器人? HRI(人機互動)的社會機器人介紹




機器人?是在工廠裡面的機械手臂嗎?從「導航型」、「操縱型」到「人與機器人互動型」之簡介

從歷史脈絡的發展來看,早期的機器人(Robotics)有兩個主流,一個是導航型(navigation),另一個是操縱型(manipulation)。這兩種類型的機器人主要是工業用途(Robotics was for industrial robots.),他們全面性的改變了生產線甚至可以取代人類工人,在這方面的課題是發展更好的演算法,然而,是否還有其他研究課題有待發掘?因此,還有一種分類:互動型(interaction)機器人,也就是更具有社交能力的機器人,成了一個新的研究議題。

首先,我們先將機器人粗略地分成三類,並且介紹他們的特徵:

導航 (navigation)型機器人
   可以自動化的行動。
   透過相機、雷射掃描來觀測環境並且建立環境的模型。
   奠基於環境模型,得以設定起始點到目的地的路徑。
   對於人工智慧來講也是個重要的議題。

這類型的導航型機器人可以出現在工廠當中,幫人類執行大大小小的工作,當人類設定好機器人的路線之後,機器人就能很精準的完成工作任務。

操縱 (manipulation)型機器人
   機器手臂的主要功能。
   工業用、組裝產品。
   在複雜的環境中也能處理不同物體。
   由於空間有限,所以機器手臂的構造要盡量做得像人一樣。
   需要很複雜的演算法。

操縱型的機器人常常是一個機器手臂的形式,大型的機器手臂甚至能幫助人類完成對於人類而言很危險的工作。(例如製作鐵的原料需要十分滾燙的高溫,這時就可以利用機械化設備幫助我們。)另一方面,他們也能處理很精巧的工作,在食品工廠中,常常可以見到他們的身影,如此一來,我們就能大量製造口味相同、品質穩定的食品。


互動 (interaction)型機器人
   將工業用機器人發展成更像人類的機器人,例如一些感應器和動作等。
   在1990年到2000年,日本各公司發展了各種像動物或是像人類的機器人。
   這些公司目的是要開發出可以和人類互動的機器人。
   關注於日常生活的情境,把機器人從工業環境移到日常生活環境。

如今,在商場、銀行、餐廳等地方都可以看到機器人的身影,這類型的機器人通常具有與人類相似的特徵,他們有眼睛、手臂、身體,而且我們人類可以很直觀的與他們對話,產生各式各樣的互動。這樣的機器人得以進入人類的社會中,我們也稱他們為社會機器人。


早期機器人的發展






什麼是社會機器人呢?──從互動功能開始談起

一般來說,人類比較喜歡像人類一般的互動,當人和人溝通的時候,會通過對話、手勢,以口語語言和肢體語言相互搭配來完成我們之間的對話。儘管人類如此的情緒化,但人類的腦袋可不會對人工的物體有情緒化的反應,我們大概不會對著「電腦」或是「行動電話」這些設備本身產生互動與對話。但是,如果人工的電子產品擁有了人臉,人類就有可能和那項物品產生對話囉!而且如果有人臉的話,也讓那像電子產品更加擬人化,人們對這樣的東西感興趣,因此,許多公司都想要開發人型的機器人。
為了提升可和人類互動之機器人的效能,在開發可以和人類互動的社會機器人時,有三個值得去考慮的議題方向:
    追蹤機器人和人的感應網絡 (Sensor network for tracking robots and people)
    可以在日常生活環境工作的人形機器人開發 (Development of humanoids that can work in the daily environment)
    和人們互動的功能開發 (Development of functions for interactions with people)



了解社會機器人最基本可以從哪裡開始著手?

讓我們先從以上提到的三個議題開始談起吧!
感應網絡 Sensor network
   機器人為了與社會互動,他必須要擁有感應這個世界的能力,雖然機器人有照相機和雷射掃描等技術來觀察自己所處的環境,但是他仍然不能很全面性的、即時性的觀察。另一方面,人類可以透過經驗來猜測、推論接下來的事件。但機器人無法完全模擬人腦的功能,為了彌補機器人缺乏經驗和人腦直觀的決策效果,解決方案之一用很多的感應器,型成感應網絡,來同時監控人類和機器人的活動。而如何做出更好的感應功能,讓機器人可以更全面的了解他所處的社會,這是個很重要的研究課題。

人形機器人開發 the development of humanoids
   機器人的外型也是開發時的關注焦點,機器人太像人類會讓人類感到害怕,機器人功能太強大,也會使得機器人的本體過於笨重。例如,ASIMO雖然有很多很棒的表現,可是他不能和小孩子互動,小孩子可能會因他笨重的身軀而受傷。另一款機器人Wakamaru則比較安全,由於移動方式是利用兩個輪子來動作,因此也不會有機器人突然傾倒的問題,而且小孩子可以直接碰他來阻斷危險。也就是說,儘管我們期待人型機器人存在於我們的生活中,但是必要時候還是必須改造機器人的身體,不一定真要那麼像人。除此之外,為了更容易在日常生活環境工作,所以機器人通常也配備了可以快速注意到周遭環境有顯著事件發生與否的高速攝影機,就彷若人類的眼睛一般。

互動功能開發 the development of functions for interacting
   這個議題就是在人與機器人互動裡面,最重要的課題,在互動功能的開發上,需要多方位的思考機器人進入人類社會當中,存在著什麼樣的社會角色意義,而就技術上面而言,如此仰賴感應網絡的機器人又能夠如何整合資料來即時達成適當的互動。對於未來而言,5G以及務聯網技術的發展,讓網路科技也能夠成為整合機器人能力的力量。除此之外,為了瞭解功能開發的適用性,進行相關的田野調查也相當重要,不論是在教學場所、車站、博物館、商場等地方,我們都能夠去探索社會機器人更多的可能性。



參考資料
Kanda, T., & Ishiguro, H. (2012). Human-robot interaction in social robotics. Boca Raton, FL: CRC Press.