Signaling Motions for communication in human-robot interaction

Mouvements de signalisation pour la communication en interaction homme-robot

Benjamin Camblor (1, 2) , Nassim Benhabib (1) , David Daney (1) , Vincent Padois (1) , Jean-Marc Salotti (1, 2)

1 AUCTUS - Augmenting human comfort in the factory using cobots
2 IMS - Laboratoire de l'intégration, du matériau au système

The concept of signaling motions of a robot interacting with a human was presented in a conference paper. These motions consist in using the redundant degrees of freedom of a robot performing a task as new means of meaningful communication between the robot and the human. They are generated by a quasi-static torque control, consistent with the main task of the robot. A double within-subjects study (N=16) was conducted to evaluate the effects of two signaling motions (one diffuse - breathing - and one explicit - postural encoding) on the participants' performance of a simulated wood-turning task and on their behavior towards the robot. Our results show a positive effect on both task performance and participants' behavior. Furthermore, both signaling movements appear to improve participants' situation awareness by feeding their mental model throughout the interaction. Based on a systematic evaluation of potential situational awareness demons and this work, our long-term goal is to explore a general way to overlay these signaling motions onto robot movements in an automatic, transparent, and appropriate manner. One of the challenges in achieving this goal is related to understanding the relationship between the context as well as the specific characteristics of the user and the perception of the signaling motions.

Le concept des mouvements de signalisation d'un robot interagissant avec un humain a été présenté dans un article de conférence. Ces mouvements consistent à utiliser les degrés de liberté redondants d'un robot exécutant une tâche comme nouveaux moyens de communication significative entre le robot et l'homme. Ils sont générés par un contrôle de couple quasi-statique, en cohérence avec la tâche principale du robot. Une double étude intra-sujet (N=16) a été menée pour évaluer les effets de deux mouvements de signalisation (un diffus - la respiration - et un explicite - l'encodage postural) sur l'exécution d'une tâche de simulation de toupillage de bois par les participants et sur leur comportement envers le robot. Nos résultats montrent un effet positif à la fois sur l'exécution de la tâche et sur le comportement des participants. De plus, les deux mouvements de signalisation semblent améliorer la conscience de la situation des participants en alimentant leur modèle mental tout au long de l'interaction. Sur la base d'une évaluation systématique des démons potentiels de la conscience de situation et de ce travail, notre objectif à long terme est d'explorer une manière générale de superposer ces mouvements de signalisation aux mouvements du robot d'une manière automatique, transparente et appropriée. Un des défis pour atteindre cet objectif est lié à la compréhension de la relation entre le contexte ainsi que les caractéristiques spécifiques de l'utilisateur et la perception des mouvements de signalisation.

Mots clés: Situation awareness; Human-Robot Interaction; Industrial robotics; Collaborative robots; signaling motions

Domaines: Robotique [cs.RO]; Sciences cognitives; Informatique

Benjamin Camblor, Nassim Benhabib, David Daney, Vincent Padois, Jean-Marc Salotti. Signaling Motions for communication in human-robot interaction. JJCR 2022 - Journées des Jeunes Chercheurs et Jeunes Chercheuses en Robotique, Nov 2022, Paris, France. ⟨hal-03871485⟩