The Role of Consequential and Functional Sound in Human-Robot Interaction: Toward Audio Augmented Reality Interfaces
作者: Aliyah Smith, Monroe Kennedy
分类: cs.RO
发布日期: 2025-11-20 (更新: 2025-11-26)
备注: 9 pages, 6 figures
💡 一句话要点
探索声音在人机交互中的作用，为音频增强现实界面设计提供指导
🎯 匹配领域: 支柱三：空间感知 (Perception & SLAM)
关键词: 人机交互 空间声音 音频界面 机器人 听觉提示
📋 核心要点
- 现有的人机交互方式存在局限，需要探索更自然、高效的沟通渠道，声音是一种潜在的解决方案。
- 该研究的核心思想是利用结果性声音和功能性声音，特别是空间声音，来改善人机交互体验。
- 实验结果表明，空间声音能够有效传递任务信息，提升用户舒适度，并为未来音频交互设计提供指导。
📝 摘要（中文）
随着机器人日益融入日常生活环境，理解它们与人类的沟通方式至关重要。声音提供了一个强大的交互通道，包括操作噪音和有意设计的听觉提示。本研究考察了结果性声音和功能性声音对人类感知和行为的影响，并创新性地探索了通过定位和移交任务实现的空间声音。结果表明，Kinova Gen3机械臂的结果性声音不会对感知产生负面影响，空间定位在横向提示中高度准确，但在正面提示中有所下降，并且空间声音可以同时传达与任务相关的信息，同时提升亲和力并减少不适感。这些发现突出了功能性和变革性听觉设计的潜力，可以增强人机协作，并为未来基于声音的交互策略提供信息。
🔬 方法详解
问题定义：论文旨在解决机器人如何通过声音更有效地与人类进行交互的问题。现有方法可能忽略了声音在人机交互中的潜力，或者未能充分利用空间声音的优势。痛点在于如何设计既能传递信息，又能提升用户体验的音频界面。
核心思路：论文的核心思路是探索结果性声音（机器人操作产生的自然声音）和功能性声音（有意设计的音频提示）在人机交互中的作用，并特别关注空间声音的潜力。通过精心设计的音频提示，可以更清晰地传达机器人的状态和意图，从而改善人机协作。
技术框架：该研究的技术框架主要包括以下几个方面：1) 评估Kinova Gen3机械臂的结果性声音对人类感知的影响；2) 通过空间定位任务测试人类对不同方向声音的感知准确性；3) 设计基于空间声音的移交任务，评估其在传递任务信息和提升用户体验方面的效果。整体流程包括实验设计、数据采集、数据分析和结果评估。
关键创新：该研究的关键创新在于对空间声音在人机交互中的应用进行了探索。通过空间定位和移交任务，验证了空间声音在传递任务信息、提升用户舒适度和促进人机协作方面的潜力。此外，该研究还关注了结果性声音对人类感知的影响，为更自然的人机交互设计提供了参考。
关键设计：在空间定位任务中，研究人员使用了不同方向的声音提示，并测量了参与者对声音来源的判断准确性。在移交任务中，研究人员设计了基于空间声音的提示，引导参与者完成任务，并评估了参与者的主观感受。具体的参数设置和网络结构等技术细节在论文中未详细描述，属于未知信息。
📊 实验亮点
研究表明，Kinova Gen3机械臂的结果性声音不会对人类感知产生负面影响。空间定位在横向提示中高度准确，但在正面提示中有所下降。空间声音可以同时传达任务相关信息，提升亲和力并减少不适感。这些结果验证了空间声音在人机交互中的潜力，并为未来音频界面设计提供了重要依据。
🎯 应用场景
该研究成果可应用于各种人机协作场景，例如工业机器人、服务机器人和辅助机器人。通过合理设计音频界面，可以提高机器人的易用性和安全性，改善用户体验，并促进人机之间的有效沟通。未来，该研究可以扩展到更复杂的环境和任务中，例如在嘈杂环境中利用声音进行人机交互，或者利用声音来辅助残疾人操作机器人。
📄 摘要（原文）
As robots become increasingly integrated into everyday environments, understanding how they communicate with humans is critical. Sound offers a powerful channel for interaction, encompassing both operational noises and intentionally designed auditory cues. In this study, we examined the effects of consequential and functional sounds on human perception and behavior, including a novel exploration of spatial sound through localization and handover tasks. Results show that consequential sounds of the Kinova Gen3 manipulator did not negatively affect perceptions, spatial localization is highly accurate for lateral cues but declines for frontal cues, and spatial sounds can simultaneously convey task-relevant information while promoting warmth and reducing discomfort. These findings highlight the potential of functional and transformative auditory design to enhance human-robot collaboration and inform future sound-based interaction strategies.