本書是針對研究生課程設(shè)計的，廣泛概述了機器人、人工智能、心理學、社會學、倫理學和設(shè)計等多學科主題。本書提出了相關(guān)的背景概念，描述了機器人如何工作，如何設(shè)計它們，以及如何評估它們的性能。獨立的章節(jié)討論了廣泛的主題。包括不同的交流方式，如語音和語言、非言語交流和情緒處理，以及當今和未來社會中機器人應(yīng)用的倫理問題。
譯者序
第1章 引言 1
1.1 關(guān)于本書 1
1.2 克里斯托夫·巴特內(nèi)克 3
1.3 托尼·貝爾帕梅 3
1.4 弗里德里克·埃塞爾 3
1.5 神田崇行 3
1.6 梅雷爾·凱瑟斯 4
1.7 塞爾瑪·薩巴諾維奇 4
第2章 什么是人-機器人交互 5
2.1 本書的重點 7
2.2 人-機器人交互是一門跨學科的學科 7
2.3 人-機器人交互的演變 9
第3章 機器人的工作原理 15
3.1 機器人的制造 15
3.2 機器人硬件 17
3.3 傳感器 19
3.3.1 視覺傳感器 19
3.3.2 聽覺傳感器 21
3.3.3 觸覺傳感器 22
3.3.4 其他傳感器 23
3.4 執(zhí)行器 23
3.4.1 標準執(zhí)行器 24
3.4.2 氣動執(zhí)行器 25
3.4.3 揚聲器 26
3.5 軟件 27
3.5.1 軟件體系結(jié)構(gòu) 27
3.5.2 軟件實現(xiàn)平臺 29
3.5.3 機器學習 29
3.5.4 計算機視覺 31
3.6 HRI機器人技術(shù)的局限性 32
3.7 結(jié)論 33
第4章 設(shè)計 35
4.1 HRI設(shè)計 37
4.1.1 機器人形態(tài) 37
4.1.2 自解釋性 38
4.1.3 設(shè)計模式 39
4.1.4 設(shè)計原則 39
4.2 HRI設(shè)計中的擬人化 41
4.2.1 擬人化和機器人 42
4.2.2 擬人理論 44
4.2.3 擬人化設(shè)計 46
4.2.4 擬人化測量 48
4.3 設(shè)計方法 49
4.3.1 工程設(shè)計過程 49
4.3.2 以用戶為中心的設(shè)計過程 50
4.3.3 參與式設(shè)計 51
4.4 原型工具 53
4.5 HRI設(shè)計中的文化 54
4.6 從機器到人，再到介于兩者之間 55
4.7 結(jié)論 57
第5章 空間交互 60
5.1 在人機交互中對空間的利用 61
5.1.1 空間關(guān)系學 61
5.1.2 群體空間交互動力學 63
5.2 機器人的空間交互 64
5.2.1 定位和導(dǎo)航 64
5.2.2 滿足社交的合適定位 65
5.2.3 引發(fā)HRI的空間動力學 67
5.2.4 將機器人的意圖告知用戶 68
5.3 結(jié)論 68
第6章 非言語交互 71
6.1 非言語線索在交互中的作用 72
6.2 非言語交互的類型 73
6.2.1 注視和眼球運動 73
6.2.2 手勢 75
6.2.3 模擬模仿 76
6.2.4 觸摸 78
6.2.5 姿勢和動作 79
6.2.6 交互節(jié)奏和時機 81
6.3 機器人的非言語交互 82
6.3.1 機器人對非言語線索的感知 82
6.3.2 讓機器人產(chǎn)生非言語線索 82
6.4 結(jié)論 84
第7章 言語交互 86
7.1 人與人之間的言語交互 87
7.1.1 語音的構(gòu)成 87
7.1.2 書面語與口頭語言的比較 88
7.2 語音識別 88
7.2.1 語音識別的基本原理 89
7.2.2 限制因素 90
7.2.3 HRI的實踐 90
7.2.4 語音活動檢測 91
7.2.5 HRI中的語言理解問題 91
7.3 對話管理 93
7.3.1 基本原理 94
7.3.2 HRI中的實踐 95
7.4 語音生成 96
7.5 結(jié)論 98
第8章 情緒 100
8.1 什么是情緒、心境和情感 100
8.2 理解人類情緒 101
8.3 當情緒失控時 102
8.4 機器人的情緒 103
8.4.1 情緒交互策略 103
8.4.2 情緒的藝術(shù)感知 104
8.4.3 用機器人表達情緒 105
8.4.4 情緒模型 106
8.5 情感HRI的挑戰(zhàn) 108
第9章 研究方法 111
9.1 定義研究問題和方法 112
9.1.1 探索性研究和驗證性研究 113
9.1.2 相關(guān)性和因果關(guān)系 114
9.2 選擇定性、定量或混合方法 115
9.2.1 用戶研究 116
9.2.2 系統(tǒng)研究 117
9.2.3 觀察研究 118
9.2.4 人種學研究 119
9.2.5 對話分析 120
9.2.6 眾包研究 121
9.2.7 單主體研究 122
9.3 選擇研究參與者和研究設(shè)計 123
9.4 定義交互的背景 126
9.4.1 研究地點 126
9.4.2 時間對人-機器人交互的影響 126
9.4.3 社會因素對人-機器人交互的影響 127
9.5 為研究選擇機器人 129
9.6 建立交互模式 130
9.6.1 WoZ 130
9.6.2 真實與模擬交互 130
9.7 選擇適當?shù)腍RI測量方法 131
9.8 研究標準 132
9.8.1 改變統(tǒng)計分析的標準 132
9.8.2 Power 134
9.8.3 通用性和復(fù)證 135
9.8.4 HRI研究中的倫理考慮事項 135
9.9 結(jié)論 137
第10章 應(yīng)用 140
10.1 服務(wù)機器人 142
10.1.1 導(dǎo)游機器人 142
10.1.2 接待員機器人 143
10.1.3 銷售推廣機器人 144
10.2 學習用機器人 144
10.3 娛樂用機器人 145
10.3.1 寵物與玩具機器人 145
10.3.2 展覽用機器人 146
10.3.3 藝術(shù)表演用機器人 147
10.3.4 性愛機器人 148
10.4 醫(yī)療護理領(lǐng)域的機器人 148
10.4.1 適老機器人 148
10.4.2 為自閉癥譜系障礙患者設(shè)計的機器人 149
10.4.3 康復(fù)用機器人 150
10.5 個人助理機器人 151
10.6 特定用途服務(wù)機器人 152
10.6.1 清潔機器人 152
10.6.2 送貨機器人 152
10.6.3 安保機器人 153
10.7 協(xié)作機器人 154
10.8 自動駕駛汽車 154
10.9 遙控機器人 155
10.10 未來應(yīng)用 157
10.11 機器人應(yīng)用的問題 157
10.11.1 期望問題 157
10.11.2 沉迷問題 158
10.11.3 注意力盜取問題 158
10.11.4 用戶興趣喪失問題 158
10.11.5 機器人虐待問題 159
10.12 結(jié)論 159
第11章 社會中的機器人 161
11.1 大眾媒體中的機器人 161
11.1.1 機器人想要成為人類 163
11.1.2 機器人對人類構(gòu)成威脅 164
11.1.3 卓越的機器人 164
11.1.4 人與機器人的相似之處 165
11.1.5 對機器人的科學敘述 166
11.2 人-機器人交互中的倫理 168
11.2.1 研究中的機器人 169
11.2.2 滿足情感需求的機器人 169
11.2.3 工作場合的機器人 172
11.3 結(jié)論 173
第12章 未來 175
12.1 人類與機器人關(guān)系的本質(zhì) 176
12.2 人-機器人交互技術(shù) 179
12.3 水晶球問題 179
參考文獻 182
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