This paper describes the design of a robot head which uses arm-type antennae, eye-expression, and exaggerating jaw/cheeks for dynamic emotional expression. The robot head is developed for various and efficient emotional expressions in the Human-Robot interaction field. The conceptual design of the robot is an insect character. It is on terms of familiarity with human from many animations.
This robot head consists of 3 parts to express emotions. First, arm-type antennae which are implemented by 3-DOFs link each side show dynamic emotional motions. This mechanism should be light, simple, and easy to generate movements. It is the specialized parts to show only emotion by copying the human's arm or hand motion. Second, eye-expression based on emoticon helps emotional expression. Eyes are most important part to feel emotions. Emoticon shows expressiveness of eyes well. It consists of 100 LEDs, and is controlled by 2 FPGAs. Last, exaggerating jaw/cheeks for exaggerative emotions should assist emotional expression also, especially surprise and anger.
These 3 parts can help that human recognizes robot’s emotions better. According to the survey of emotion recognition, these 3 parts, arm-type antennae, emotion based eye-expression and exaggerating jaw/cheeks, increase the cognitive power and cognitive ratio for classification of robot’s emotions. Besides this function, proposed special parts are very useful to express not only emotions but also various situation and action like dance for entertainment.
본 논문에서는 암-타입 안테나 등을 이용하여 과장 표현이 자유로운 감정 표현용 로봇 헤드를 제안하였다. 제안된 로봇 헤드는 사람이 갖고 있지 않은 로봇만의 특별한 요소를 사용하여 보다 효과적이고 직관적으로 감정을 표현할 수 있다. Mori의 uncanny valley를 피하고, 사람들에게 가장 친근하게 다가갈 수 있는 캐릭터 형태의 로봇 헤드를 제안하였고, 사람의 팔의 움직임을 모사하기 위해 더듬이를 사용할 수 있는 곤충의 모습을 인용한 캐릭터를 컨셉트로 외관을 꾸몄다. 또한 영화와 애니메이션 등에서 나오는 과장된 표현이 가능하도록 하여 표현이 더욱 잘 되도록 하였다.
로봇 헤드를 통해 표현할 감정은 심리학자들이 만든 많은 감정 모델 중에서 얼굴에서 들어나는 감정 표현을 중심으로 분류된 Ekman의 6가지 기본 감정 표현을 사용하였다.
컨셉트 디자인을 통해 만들어진 이미지는 실제 설계를 거쳐 암-타입 안테나와 이모티콘 눈, 과장턱/과장볼의 연계를 통하여 정해진 감정을 효과적으로 표현한다. 암-타입 안테나는 감정 표현만을 위해 최적화된 로봇팔로써 기존의 로봇팔에서 task 수행에 필요한 요소들은 배제하여 보다 간결하게 만들어진, 감정 표현을 위해 사람의 팔처럼 움직이는 더듬이이다. 이모티콘 눈은 메신저 등에서 사용하는 기존의 이모티콘을 활용하여 고안된 눈의 모양이며, 마지막으로 과장턱/과장볼은 캐릭터에 생명력을 부여하는 특별한 파트 중의 하나로서 애니메이션 등에서 사용하는 방법을 이용하여 과장되게 감정을 인식할 수 있도록 도와주는 장치이다.
이와 같이 제안된 세 가지 요소들을 사용하여 사람들을 대상으로 설문조사를 실행해본 결과, 암-타입 안테나와 이모티콘 눈, 과장턱/과장볼을 사용하면 기존의 로봇들이 사람들에게 감정을 표현할 때 잘 어필하지 못한 것과는 다르게, 보다 확실히 감정을 표현할 수 있었으며, 다른 감정과의 구분이 용이하도록 해주었다.
제안된 파트들은 감정의 인식력, 인식율 상승을 가져왔을 뿐 아니라 상황 표현 및 엔터테인먼트적인 요소의 표현에도 사용 가능하도록 하였다.
이상의 내용들을 간략히 요약하면 다음의 세 가지 결론을 도출할 수 있다.
A. 제시한 암-타입 안테나와 이모티콘 눈, 과장턱/과장볼은 기존의 로봇들이 가지는 불확실한 감정 표현을 줄이고, 사람들에게 보다 확실하게 인지 가능하도록 감정을 표현할 수 있도록 도와준다.
B. 각 감정별로 암-타입 안테나와 이모티콘 눈, 과장턱/과장볼의 표현 상승 효과가 다르며, 공포(Fear)와 혐오(Disgust)의 경우 암-타입 안테나가 다른 요소들에 비해 많은 도움을 준다.
C. 제시한 세 개의 파트는 감정의 표현뿐 아니라 상황 표현에도 사용할 수 있으며, 사람들에게 엔터테인먼트적인 컨텐츠를 제공할 때도 유용하게 쓰일 수 있다.
