Emotion plays a vital role in human interaction. To interact sociably with a human, a robot has to recognize and express emotions like a human. It also has to speak and determine its autonomous behavior while considering the emotional status.
This paper presents the Affective Communication Robot that is designed to recognize human emotion and express its emotion through multimodal emotion channels like a human, and behave appropriately in response to human emotions. Contrary to previous sociable robots that behave depending on its own emotion, the robot behaves in consideration of user`s emotional status.
We improved the humanoid robot, AMI to be an affective communication robot in this paper. To do so, we designed and implemented the affective communication framework, which comprised of the five sub-systems: a perception, motivation, memory, behavior and expression system. In the perception system, we developed a bimodal emotion recognizer for emotion recognition. The other systems were tightly connected to determine an appropriate behavior to user’s emotional status with its own drive, emotion, and memory.
As a result, AMI chose an appropriate conversation topic and behaved appropriately in response to human emotions. It could ask what the human is angry about and then make a joke to console him or give pleasure to him. Additionally, we developed a new robot, ACR for better interaction. Therefore, these robots were able to help human mentally and emotionally as a robot therapy function. The human partner perceived the robot to be more human-like and friendly, thus enhancing the interaction between the robot and human.
사교적 로봇은 일상생활에서 인간과 공존하는 인간지향적 로봇이다. 기존의 산업용 로봇은 극히 제한된 인간과의 인터페이스를 필요로 하는 반면에, 사교적 로봇은 매우 인간적인 방법으로 인간과 의사 소통하고 협동해야만 한다. 따라서 인간과 감성적인 커뮤니케이션이 가능한 사교적 로봇의 개발은 인간과 로봇의 효율적인 상호작용을 위해 필수적인 과제이다.
본 논문에서는 이러한 연구 배경을 바탕으로, 인간과 동일한 멀티모달 감성 채널에 의해 감정을 인식하고, 자신의 감정을 생성하고 표현하는 ‘감성 커뮤니케이션 로봇’을 제안하였다. 감성 커뮤니케이션 로봇은 인식된 감정을 바탕으로, 인간의 감정 상태에 맞는 적절한 대화를 선택하고, 사람과 대화하고 행동하는 로봇이다. 기존의 사교적 로봇은 로봇 자신의 감정에 따라서만 행동하는 반면에, 본 로봇은 인간의 감정 상태를 고려하는 인간 중심적 서비스 로봇이다.
감성 커뮤니케이션 로봇을 개발하기 위해서는, 내부 프레임워크의 디자인 개발이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 5개의 하위 시스템으로 이루어진 프레임워크를 디자인하고 각 메커니즘을 구현하였다. Perception 시스템에서는 감정 인식을 위해 얼굴 표정과 음성을 통한 이중(bimodal) 감정 인식기를 구현하였고, Motivation 시스템에서는 로봇의 기본 욕구와 감정을 생성하였다. Memory 시스템에서는 로봇이 기억해야 할 감성 정보를 저장하였고, Behavior 시스템에서는 생성된 로봇의 욕구와 감성, 그리고 인식된 사용자의 감정 상태에 따라 적절한 대화 행동를 선택하였다. 마지막으로, Expression 시스템에서는 대화와 제스춰, 그리고 3D 그래픽의 얼굴 표정을 통해 감정을 표현하였다.
실험에서는 개발된 감성 커뮤니케이션 시스템을 기존의 휴머노이드 로봇인 AMI(아미)에 적용하였다. 그 결과, AMI는 사람의 감정 상태를 인식하여, 화가 났을 때 달래주고, 슬퍼 보일 때 위로 해주는 감성 지능형 로봇으로 향상되었다. 이러한 인터렉션을 통해, 사용자는 로봇, AMI를 좀 더 사람과 같이 친근하게 느낄 수 있었고, 그 결과 좀 더 향상된 인간과 로봇의 인터렉션(HRI)를 실현할 수 있었다.
