陳雪沈陽工學院

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使用SCL方法實現(xiàn)基于用戶態(tài)度的機器人行為控制系統(tǒng)

陳雪
沈陽工學院

摘要：為了實現(xiàn)用戶與機器人之間簡單的對話，本文研究了一種基于用戶皮膚電導水平（SCL）的機器人行為控制系統(tǒng)來評估用戶態(tài)度的系統(tǒng)。本文主要探討通過分析用戶生理數(shù)據(jù)該控制系統(tǒng)讓機器人產(chǎn)生改變話題等類似響應(yīng)的可能性。該系統(tǒng)由兩部分組成，一部分是通過對SCL的激勵水平進行分析來預測用戶態(tài)度，另一部分是控制機器人在用戶SCL下降時仍然在程序的有效時間范圍內(nèi)。通過SCL測試，發(fā)現(xiàn)用戶反應(yīng)的幾種不同趨勢并對系統(tǒng)進行評估。

1　系統(tǒng)介紹

SCL信號顯示了在皮膚電導中的逐漸變化，它被用于測量從平衡到動態(tài)激勵的轉(zhuǎn)換狀態(tài)梅里菲爾德和Danckert的研究表明，無聊的生理特征相對于悲傷的是不斷上升的心率，SCL的降低和增加的腎上腺皮質(zhì)醇水平。而無聊的這些特征增加了持續(xù)對話的難度。SCL信號以16bit、20hz的電信號表示，使用藍牙傳輸裝置被傳輸?shù)接嬎銠C中。

在之前的研究中，研究人員驗證了［1］平衡理論是否適用于于人類和兩個機器人之間，即由［2］海德制定的一個理論上解釋人際關(guān)系模式的學說。該實驗自動系統(tǒng)生成的場景建立三位一體的關(guān)系來控制兩個機器人。在實驗的第二部分，用戶觀看兩個機器人互相交談過程中，15名參與者有10名問卷回答的是“感到無聊”此時SCL的下降速率8.50%位于整個實驗的最高值，其他區(qū)域保持不變或增加，由此可知兩者間的變化關(guān)系。

本文提出了一個用于識別用戶的態(tài)度的公式（1）。由于SCL個體之間差異大，所以研究著眼于SCL的傾向水平RATE。 系統(tǒng)通過判斷是否滿足下面兩個條件來確認用戶的厭倦情緒與否。

2　機器人行為系統(tǒng)實驗

本次研究中，使用了交互式的類人機器人，它包括一個CPU可連到PC上。這里使用了兩個PC，一個是內(nèi)置與機器人中的服務(wù)器機器人PC，另一個是遠程控制的客戶端PC。

20-25歲左右的17個同學（14男、3女）參加了測試。他們都沒有經(jīng)常和機器人交互過。測試中，參與者坐在椅子上。測試人員在參與者看不到的位置控制機器人。

機器人有兩種模式：1、問候和提問模式；2、感謝與贈與模式。在第1種模式中，機器人重復的問簡單的問題。在參與者回答完機器人每次做“Right”應(yīng)答。當系統(tǒng)通過SCR下降感知到用戶的否定態(tài)度，它就轉(zhuǎn)換到模式2。模式1設(shè)計用來使參與者生厭。模式2通過一系列機器人動作和附加的獎勵來使參與者感興趣。

實驗結(jié)果如下。如圖1中Q1是第一個問題，Q2是第二個，Q3是第三個。Last Q是改變模式之前的最后一個問題，用戶的SCL通過重復問題被確認呈下降趨勢。從圖2中看出轉(zhuǎn)換模式后，SCL的平均值顯著增加。這些結(jié)果說明了SCL在人機交互中是有用的。

圖1- 問問題的過程中使用者SCL的平均值

圖2- 轉(zhuǎn)換模式時所有參與者的平均SCL

3　結(jié)論及未來的工作

從17名參與者中12人并沒有因為機器人的單一行為而感到無聊。實驗結(jié)果上來看，興趣缺失導致和用戶個人習慣均能導致SCL的下降，同時其數(shù)值隨話題變化而增加。研究還需要更多的參與者加入以改進這項系統(tǒng)。在今后，研究可分析皮膚溫度和脈搏等其他生理因素。

許多人傾向于戴腕表類的設(shè)備連接到智能手機或其他更多用途。這些智能手表通常配備一個脈沖速率傳感器，通過可穿戴設(shè)備系統(tǒng)能夠借助生命信號獲取用戶的狀態(tài)。未來可以實現(xiàn)使用一個虛擬代理來替代機器人實體。

參考文獻

［1］M. Tsujimoto，N. Munekata and T. Ono. Evaluating how the impression formation between human and Rrbots is effected by the relation between the robots，proceedings of 1st International Conference on Human-Agent Interaction，2013.

［2］F. Heider，The psychology of interpersonal relations. Lawrence Erlbaum，1982.

通訊作者：史秀男