陳雪沈陽(yáng)工學(xué)院

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

陳雪
沈陽(yáng)工學(xué)院

摘要：為了實(shí)現(xiàn)用戶與機(jī)器人之間簡(jiǎn)單的對(duì)話，本文研究了一種基于用戶皮膚電導(dǎo)水平（SCL）的機(jī)器人行為控制系統(tǒng)來(lái)評(píng)估用戶態(tài)度的系統(tǒng)。本文主要探討通過(guò)分析用戶生理數(shù)據(jù)該控制系統(tǒng)讓機(jī)器人產(chǎn)生改變?cè)掝}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(guò)對(duì)SCL的激勵(lì)水平進(jìn)行分析來(lái)預(yù)測(cè)用戶態(tài)度，另一部分是控制機(jī)器人在用戶SCL下降時(shí)仍然在程序的有效時(shí)間范圍內(nèi)。通過(guò)SCL測(cè)試，發(fā)現(xiàn)用戶反應(yīng)的幾種不同趨勢(shì)并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。

1　系統(tǒng)介紹

SCL信號(hào)顯示了在皮膚電導(dǎo)中的逐漸變化，它被用于測(cè)量從平衡到動(dòng)態(tài)激勵(lì)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)梅里菲爾德和Danckert的研究表明，無(wú)聊的生理特征相對(duì)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(wú)聊的這些特征增加了持續(xù)對(duì)話的難度。SCL信號(hào)以16bit、20hz的電信號(hào)表示，使用藍(lán)牙傳輸裝置被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。

在之前的研究中，研究人員驗(yàn)證了［1］平衡理論是否適用于于人類和兩個(gè)機(jī)器人之間，即由［2］海德制定的一個(gè)理論上解釋人際關(guān)系模式的學(xué)說(shuō)。該實(shí)驗(yàn)自動(dòng)系統(tǒng)生成的場(chǎng)景建立三位一體的關(guān)系來(lái)控制兩個(gè)機(jī)器人。在實(shí)驗(yàn)的第二部分，用戶觀看兩個(gè)機(jī)器人互相交談過(guò)程中，15名參與者有10名問(wèn)卷回答的是“感到無(wú)聊”此時(shí)SCL的下降速率8.50%位于整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(gè)用于識(shí)別用戶的態(tài)度的公式（1）。由于SCL個(gè)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(guò)判斷是否滿足下面兩個(gè)條件來(lái)確認(rèn)用戶的厭倦情緒與否。

2　機(jī)器人行為系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

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

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

機(jī)器人有兩種模式：1、問(wèn)候和提問(wèn)模式；2、感謝與贈(zèng)與模式。在第1種模式中，機(jī)器人重復(fù)的問(wèn)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。在參與者回答完機(jī)器人每次做“Right”應(yīng)答。當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)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(jì)用來(lái)使參與者生厭。模式2通過(guò)一系列機(jī)器人動(dòng)作和附加的獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)使參與者感興趣。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。如圖1中Q1是第一個(gè)問(wèn)題，Q2是第二個(gè)，Q3是第三個(gè)。Last Q是改變模式之前的最后一個(gè)問(wèn)題，用戶的SCL通過(guò)重復(fù)問(wèn)題被確認(rèn)呈下降趨勢(shì)。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(shuō)明了SCL在人機(jī)交互中是有用的。

圖1- 問(wèn)問(wèn)題的過(guò)程中使用者SCL的平均值

圖2- 轉(zhuǎn)換模式時(shí)所有參與者的平均SCL

3　結(jié)論及未來(lái)的工作

從17名參與者中12人并沒(méi)有因?yàn)闄C(jī)器人的單一行為而感到無(wú)聊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果上來(lái)看，興趣缺失導(dǎo)致和用戶個(gè)人習(xí)慣均能導(dǎo)致SCL的下降，同時(shí)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(jìn)這項(xiàng)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(jī)或其他更多用途。這些智能手表通常配備一個(gè)脈沖速率傳感器，通過(guò)可穿戴設(shè)備系統(tǒng)能夠借助生命信號(hào)獲取用戶的狀態(tài)。未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)虛擬代理來(lái)替代機(jī)器人實(shí)體。

參考文獻(xiàn)

［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