人 機(jī)器人交互導(dǎo)論

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(jī)器人交互 5
2.1　本書的重點(diǎn) 7
2.2　人-機(jī)器人交互是一門跨學(xué)科的學(xué)科 7
2.3　人-機(jī)器人交互的演變 9
第3章　機(jī)器人的工作原理 15
3.1　機(jī)器人的制造 15
3.2　機(jī)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(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行器 24
3.4.2　氣動(dòng)執(zhí)行器 25
3.4.3　揚(yáng)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(shí)現(xiàn)平臺(tái) 29
3.5.3　機(jī)器學(xué)習(xí) 29
3.5.4　計(jì)算機(jī)視覺 31
3.6　HRI機(jī)器人技術(shù)的局限性 32
3.7　結(jié)論 33
第4章　設(shè)計(jì) 35
4.1　HRI設(shè)計(jì) 37
4.1.1　機(jī)器人形態(tài) 37
4.1.2　自解釋性 38
4.1.3　設(shè)計(jì)模式 39
4.1.4　設(shè)計(jì)原則 39
4.2　HRI設(shè)計(jì)中的擬人化 41
4.2.1　擬人化和機(jī)器人 42
4.2.2　擬人理論 44
4.2.3　擬人化設(shè)計(jì) 46
4.2.4　擬人化測量 48
4.3　設(shè)計(jì)方法 49
4.3.1　工程設(shè)計(jì)過程 49
4.3.2　以用戶為中心的設(shè)計(jì)過程 50
4.3.3　參與式設(shè)計(jì) 51
4.4　原型工具 53
4.5　HRI設(shè)計(jì)中的文化 54
4.6　從機(jī)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(jī)交互中對(duì)空間的利用 61
5.1.1　空間關(guān)系學(xué) 61
5.1.2　群體空間交互動(dòng)力學(xué) 63
5.2　機(jī)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(dòng)力學(xué) 67
5.2.4　將機(jī)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(yùn)動(dòng) 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(dòng)作 79
6.2.6　交互節(jié)奏和時(shí)機(jī) 81
6.3　機(jī)器人的非言語交互 82
6.3.1　機(jī)器人對(duì)非言語線索的感知 82
6.3.2　讓機(jī)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(shí)別 88
7.2.1　語音識(shí)別的基本原理 89
7.2.2　限制因素 90
7.2.3　HRI的實(shí)踐 90
7.2.4　語音活動(dòng)檢測 91
7.2.5　HRI中的語言理解問題 91
7.3　對(duì)話管理 93
7.3.1　基本原理 94
7.3.2　HRI中的實(shí)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(dāng)情緒失控時(shí) 102
8.4　機(jī)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(jī)器人表達(dá)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(yàn)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(xué)研究 119
9.2.5　對(duì)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(jì) 123
9.4　定義交互的背景 126
9.4.1　研究地點(diǎn) 126
9.4.2　時(shí)間對(duì)人-機(jī)器人交互的影響 126
9.4.3　社會(huì)因素對(duì)人-機(jī)器人交互的影響 127
9.5　為研究選擇機(jī)器人 129
9.6　建立交互模式 130
9.6.1　WoZ 130
9.6.2　真實(shí)與模擬交互 130
9.7　選擇適當(dāng)?shù)腍RI測量方法 131
9.8　研究標(biāo)準(zhǔn) 132
9.8.1　改變統(tǒng)計(jì)分析的標(biāo)準(zhǔn) 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(xiàng) 135
9.9　結(jié)論 137
第10章　應(yīng)用 140
10.1　服務(wù)機(jī)器人 142
10.1.1　導(dǎo)游機(jī)器人 142
10.1.2　接待員機(jī)器人 143
10.1.3　銷售推廣機(jī)器人 144
10.2　學(xué)習(xí)用機(jī)器人 144
10.3　娛樂用機(jī)器人 145
10.3.1　寵物與玩具機(jī)器人 145
10.3.2　展覽用機(jī)器人 146
10.3.3　藝術(shù)表演用機(jī)器人 147
10.3.4　性愛機(jī)器人 148
10.4　醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域的機(jī)器人 148
10.4.1　適老機(jī)器人 148
10.4.2　為自閉癥譜系障礙患者設(shè)計(jì)的機(jī)器人 149
10.4.3　康復(fù)用機(jī)器人 150
10.5　個(gè)人助理機(jī)器人 151
10.6　特定用途服務(wù)機(jī)器人 152
10.6.1　清潔機(jī)器人 152
10.6.2　送貨機(jī)器人 152
10.6.3　安保機(jī)器人 153
10.7　協(xié)作機(jī)器人 154
10.8　自動(dòng)駕駛汽車 154
10.9　遙控機(jī)器人 155
10.10　未來應(yīng)用