研究人员对人机交互的研究是创建未来机器人指南的早期步骤

密苏里科技研究人员的一项新研究表明，人类受试者在与机器人向导手拉手行走时，在行走过程中的不同时间如何使手臂变硬或放松。研究人员对这些动作的分析有助于设计更智能、更人性化的机器人向导和助手。

密苏里科技研究人员在最近发表在《科学报告》杂志上的一篇论文中写道：“这项工作首次测量和分析了机器人领导者和人类追随者之间在地面物理交互过程中的人类手臂刚度。”

首席研究员、密苏里科技大学机械和航空航天工程助理教授YunSeongSong博士将这些发现描述为“开发与人类伙伴进行物理交互时类似人类的机器人的早期步骤”。

“这与拥有可以与我们无缝交互的辅助机器人的想法有关，”宋说。

在执行某些任务时，例如当一个人帮助另一个人走路或一对夫妇跳华尔兹时，人类经常在没有口头交流甚至视觉提示的情况下相互交流。在他们的《科学报告》论文中，研究人员描述了当机器人向导与人类一起沿着三个不同的轨迹行走时所产生的力量。

“乍一看，物理交互是一项动态任务，其权力交换取决于交互存在的被动属性，”宋说。“但如果你研究人类如何处理物理交互，你就会意识到必须不断处理信息和决策以推断彼此的意图。揭示发生这种情况的机制将有助于我们设计未来的机器人，这些机器人可以与他们的机器人无缝交互。人类伙伴。

“即使没有明确的共同目标，两个人类伙伴也可以通过身体互动来执行协作任务，”Song和他的密苏里科技研究人员同事、心理科学副教授DevinBurns博士和SambadRegmi博士写道。博士学位宋说，伯恩斯于2022年5月从S&T毕业。伯恩斯帮助设计了该实验，并在共同指导Regmi的同时“严格解释了数据”。

研究人员使用他们最近开发的交互式机器人Ophrie模拟了一项引导步行任务，该任务要求人类受试者在握住机器人手臂上的手柄时闭上眼睛。Ophrie——OvergroundPhysicalHumanRobotInteraction的首字母缩写词——被编程为在步行的前1.5米(大约5英尺)沿直线轨迹移动，然后向左或向右偏离或继续直线轨迹。预计受试者会对通过手柄传递的触觉提示做出反应，以感知机器人的运动。

科技研究人员在步行过程中测量了两个点的手臂刚度：或者当机器人可以走三个不同轨迹之一时，人类受试者不太确定路径，或者在步行结束时，当受试者更确定机器人的路径。

研究人员写道：“我们观察到，在机器人即将到来的轨迹未知的瞬间，与可预测的瞬间相比，手臂的刚度较低。”这提出了“在地面物理交互期间更好地进行运动交流的手臂刚度调制的第一个证据”。

十名20多岁的人类受试者参加了实验。10人中有9人是男性，1人是左撇子，没有人报告任何神经系统疾病。

宋说，了解人与机器人之间的这种互动可以导致机器人设计的改进。交互式机器人助手可用于养老、理疗等领域。

“就像人类伙伴一样，这些机器人可以帮助建筑工人搬运重物，或者帮助行动不便的老人从卧室走到厨房，”宋说。“我们希望这些机器人的性能有效，使用和交流直观，互动安全，同时与人类伙伴保持身体接触。”