ヒューマノイドロボットは、単純すぎる顔の皮膚の動きを出しました

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ビデオ: 【2018年度未踏/No.12】ヒューマノイドロボットのモーション作成支援システムの開発 2022, 12月
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ヒューマノイドロボットは、単純すぎる顔の皮膚の動きを出しました
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日本の科学者によると、模倣動作中の多くのヒューマノイドロボットの皮膚は、人間の皮膚とは異なって変位します。これは、彼らの非現実性を説明している可能性があります。彼らは高精度の赤外線追跡システムを使用し、ロボットの皮膚が曲がった経路に沿ってではなく直線的に動くが、反対の方法で高さが曲がることを示しました。この記事は、ジャーナルFrontiers in Robotics andAIに掲載されました。

1920年に「ロボット」という言葉が最初に使用されて以来、作家やエンジニアはしばしばそれをヒューマノイドマシンと呼んでいます。当初、エンジニアはロボットの人間性を、人々が信頼して、または少なくとも恐れることなくロボットを扱うのに役立つ無条件の祝福と見なしていました。しかし、技術とプロトタイプが進歩するにつれて、エンジニアは不吉な谷の効果を発見しました。それは、ロボットをより現実的にすることは、ある程度まで人間にとってより魅力的になるだけであるということです。非常に現実的であるが、それでも不完全なロボットは、人々の通常の外見や行動とのわずかな違いのために、人間に嫌悪感や恐怖を引き起こすことが判明しました。

科学者とエンジニアは、不吉な谷の問題の解決に取り組んでおり、さまざまな方向に取り組んでいます。技術、特に顔の人工部分とそれらを制御するアルゴリズムを改善するか、逆に、ロボットのリアリズムを減らす方法を探しています。人々の目の魅力を高めるために。しかし、近年の現実的なヒューマノイドロボットの開発者の努力のほとんどは、スピーチやその他の活動中の動きではなく、外観、つまり人工皮膚、目、その他の臓器の品質の向上に焦点を合わせています。石原久ら大阪大学の同僚たちは、将来のロボットの表情を改善する方法を正確に理解するために、現実的なロボットと人間の顔の動きの違いを詳しく調べることにしました。

彼らは大人(3人の男性ボランティア)と2台のロボットの顔の動きを研究しました:顔の動きのための9つのアクチュエーターを持つ女性と16のアクチュエーターを備えた子供。研究者は、顔の一部の46の動き(運動単位と呼ばれる)を記述し、任意の顔の表情を記述できるようにする顔の動きコーディングシステム(FACS)を使用しました。作業で使用されるロボットの場合、FACSからの可能な動作の数は、アクチュエータの数である9と16に等しくなります。

研究者たちは、被験者に応じて、ボランティアとロボットの顔の右側に103〜125個の赤外線マーカーを取り付けました。赤外線マーカーは、直径3ミリメートルの半球で、表面は赤外線をよく反射します。実験室にはカメラシステムを設置し、空間内の各マーカーの動きを0.5ミリメートル未満の精度で追跡しました。実験中、ロボットと人間は最初に中立的な表情を示し、次に利用可能なすべての運動単位を実行しました。

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顔の赤外線マーク

被験者を撮影した後、科学者はまず顔のサイズを1つに縮小し、次に各瞬間の赤外線マーカーの変位ベクトルを補間して、ミリメートルの周期と対応する変位を持つ点の配列を作成しました。代わりにベクトル。したがって、彼らは各運動単位のマップを取得しました。これは、平面内と高さの両方での移動中の顔のポイントの変位を示しています。

変位マップを取得した後、科学者は、目、額、口の動きを説明する3つの主要なタイプの運動単位についてそれらを比較しました。マップは、そのような局所的な動きがあっても、実際には、変位が顔全体で発生することを示しています。また、この場合、顔の表面に沿って変位が発生するだけでなく、さまざまな領域で皮膚の高さが変化します。

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眼球領域(ロボット-女性、ロボット-子供、人間)の移動中の変位の分布

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額領域(ロボット-女性、ロボット-子供、人間)での移動中の変位の分布

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口の領域(ロボット-女性、ロボット-子供、人間)での移動中の変位の分布

データを分析した後、科学者たちはロボットと人間の顔の動きの違いの2つのグループを特定しました。まず、ロボットの顔の一部、特に目と額の領域の動きは主に直線的で垂直ですが、人間の場合、それらはより複雑な軌道の曲線を持っています。さらに、人々は、動きのピークがあるポイントの周りの動きの方向を考慮に入れると、動きの構造的な複雑さの係数が高くなりました。

第二に、人間とロボットでは、模倣動作中に皮膚の高さが異なって変化します。ロボットでは、皮膚は移動方向に上昇し、人間では逆に下降します。科学者はこれをロボットの筋肉とアクチュエーターの働きの原理によって説明します、動きの方向から皮膚を持ち上げることは物質の量の単純な移動によるものであり、逆に人間では、皮膚は筋肉が皮膚と骨に斜めに付着し、長さが収縮し、幅が増加するという事実:

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ロボット(左)と人(右)で皮膚をずらしたときの皮膚の高さの変化

研究の著者は、これには重要な制限があると述べています。同じ開発者の2台のロボットで、アクチュエータの動作原理が似ている実験が行われ、3人の日本人男性が人として行動しました。より多様な被写体の構成を使用すると、結果が異なる場合があります。ただし、開発者はこの手法を使用して、ロボットと人間の動きの違いを測定し、ロボットをより現実的にすることができると考えています。

研究によると、あまり現実的ではないロボットでも、人間と対話するときに発生するのと同様に、人間の心理生理学的反応を誘発します。昨年、フィンランドの科学者たちは、ロボットと人間の視線が、感情的な覚醒や集中力など、人間に同じ反応を引き起こすことを発見しました。

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