Обзор существующих примеров голов антропоморфных роботов

Одной из важнейших частей робота, благодаря которой происходит коммуникация между роботом и человеком, является голова. Именно в ней располагаются многие необходимые элементы, наличие которых и позволяет полноправно назвать робота социально-интерактивным и вести ему фактическую коммуникацию с людьми, приближенную к антропоморфной, поэтому следует изучить их отдельно. Сами системы, используемые в головах антропоморфных роботов необходимо рассмотреть более внимательно.

Система выражения эмоций служит для обеспечения дружественного человеко-машинного интерфейса. Это крайне действенный инструмент, который значительно повышает привлекательность робота для человека. Это происходит по нескольким причинам.

Во-первых, невербальная коммуникация несет в себе до 80 процентов передаваемой собеседнику информации. Конечно, невербальное общение включает в себя не только эмоции, но при разработке головы робота особое внимание следует уделить именно им.

Во-вторых, если мы рассмотрим то, каким образом эмоции выражаются на нашем лице, то заметим, что все они выражаются посредством изменения формы рта, бровей или глаз. Таким образом, робот, способный отображать эмоции, должен иметь их и быть способным изменять их для соответствия реальным человеческим эмоциям. Одно только наличие условного рта, глаз и бровей позволит роботу стать более похожим на человека в глазах других людей, а согласно психологии восприятия, это значительно улучшит привлекательность робота.

Также для создания убедительной системы выражения лицевых эмоций можно использовать СКЛиД (Систему кодирования лицевых движений), подробная разработка которого описана в работе [1]. Это система основана на том, что шесть основных эмоций (радость, печаль, страх, удивление, гнев и отвращение) универсальны и основаны на биологии. СКЛиД представляет собой комплексный инструмент для описания и измерения любого из сорока четырех возможных лицевых движений человека. Однако помимо эмоций на лице робота также важен и сам вид его лица. Это связано с тем, что люди воспринимают все, что связано с тем, что люди в какой-то мере воспринимают роботов как людей и чем более робот похож на человека, тем приятнее человеку внешний вид робота. После определенного порога «схожести», привлекательность значительно падает, и робот наоборот начинает вызывать отторжение. Этот феномен назван «зловещей долиной» и подробно рассмотрен в работе [2] и связан с тем, что человек начинает воспринимать что-то достаточно похожее на себя как что-то неестественное, а двигающиеся объекты только усиливают данный эффект.

Система записи и воспроизведения звука сама по себе не является сложной или крайне полезной. Но вместе с соответствующим программным обеспечением, реализующим распознавание речи и ее генерацию, то она также может послужить важным элементом, упрощающим взаимодействие человека с роботом.

Система распознавания объектов может служить для разнообразных задач, начиная от определения препятствий на пути робота и заканчивая распознаванием людей вообще и узнаванием конкретных лиц, для возможности отдельного алгоритма действия с разными людьми, что добавляет еще больше «человечности» роботу, тем самым значительно повышая его привлекательность.

В работе [3] активно употребляется термин «социально-интерактивный робот», предназначенный для описания роботов, в ежедневном функционировании которых социальные взаимодействия играют ключевую роль. Согласно позиции автора статьи, характеристиками социально-интерактивного робота являются:

• ? способность выражать и/или воспринимать эмоции;
• ? поддерживать диалог на высоком уровне;
• ? узнавать/распознавать различные персоны;

Социально-интерактивные человекоподобные роботы способны:

• ? устанавливать и поддерживать социальные отношения;
• ? использовать естественные сигналы (жесты, взгляд и т. п.);
• ? проявляют индивидуальность и характер;
• ? могут развивать/изучать социальные компетенции.

Также Фонг подчеркивает важность использования социально-интерактивных роботов в тех областях, где робот взаимодействует напрямую с человеком. Они могут использоваться для проверки и расширения гипотез теорий в психологии и нейробиологии, невербальном общении и социальных взаимодействиях, обслуживать людей, выступать в качестве живых кукол, стать компаньонами для больных и помощниками при реабилитации или терапии. Одним словом, благодаря своим способностям социально-интерактивные роботы обладают потенциалом к тому, чтобы стать не просто инструментами, а полноценными партнерами людей. Авторы продемонстрировали два способа создания таких роботов: «биологический», в котором разработчики пытаются создать робота, который имитирует сознание живых существ, и «функциональный», в котором целью является создание робота, лишь отдаленно напоминающего разумного.

Рассмотрим существующие примеры использования различных систем в роботах Kismet, Barthoc и Flobi.

Робот Кисмет представляет из себя роботизированную голову, состоящую из глаз, снабженных камерами и веками, бровей, ушей и рта с движущимися губами. Комбинацией движений этих частей он выражает различные эмоции, камеры в глазах позволяют ему отслеживать положение собеседника. Но несмотря на то, что данный робот активно движется и в целом характер его движений схож с человеком, внешний вид, не имеющий наружной оболочки для внутренних элементов выглядит слишком непохожим на человека.

Робот Флоби, разработанный в университете Билефельда, также представляет из себя отдельную голову, имеющую глаза с веками и встроенными камерами, движущиеся брови и губы, но он отталкивает намного меньше. Стилистически он похож на ожившую куклу, вызывая приятные эмоции своим внешним видом.

Другой робот, разработанный в том же университете Билефельда снабжен большим количеством элементов. Барток не так хорошо выражает эмоции, как Флоби и Кисмет, но обладает речевым модулем, а также модулем распознавания речи. Он может общаться как с одним человеком, так и сразу с несколькими, запоминать их и узнавать. Технические элементы Бартока скрыты под силиконовой маской.

Все рассмотренные роботы имеют головы сравнимые по размерам с человеческой, снабженные большим количеством двигателей. Реализовать что-то настолько проработанное в небольших роботах-игрушках невозможно, поэтому разработчики используют либо нарисованные лица, либо состоящие из групп светодиодов, где при их помощи формируется условное лицо либо вместо лица располагается дисплей, на котором можно изобразить что угодно.