Mapping Embodied Affective Touch Strategies on a Humanoid Robot
作者: Qiaoqiao Ren, Omar Eldardeer, Francesca Cocchella, Rea Francesco, Alessandra Sciutti, Tony Belpaeme
分类: cs.RO
发布日期: 2026-05-12
💡 一句话要点
研究具身情感触摸策略在人型机器人上的映射，揭示身体区域依赖性和约束影响。
🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)
关键词: 情感触摸 人机交互 具身认知 人型机器人 触觉感知
📋 核心要点
- 现有HRI研究对情感触摸的理解不足，主要集中在孤立的身体部位，缺乏全身性的视角。
- 本研究探索了在不同身体区域和约束条件下，人类如何通过触摸向人型机器人表达情感。
- 实验结果表明，情感触摸策略具有身体区域依赖性，且受到具身约束的显著影响。
📝 摘要（中文）
人机交互中的情感触摸不仅受情感意图的影响，还受到机器人具身性的影响，包括触摸位置、物理约束以及感知到的能动性和社会角色。现有的HRI研究通常只关注一到两个孤立的身体部位，限制了对情感触摸如何在整个人型机器人身体上泛化的理解。本研究招募了32名参与者与配备全身分布式触觉传感器的iCub机器人互动，表达八种情绪，并设置了三种条件：自由触摸、仅手臂触摸和仅躯干触摸。结果表明，身体区域和空间约束共同影响了触摸位置和动态。在自由触摸中，参与者更喜欢社交可及的上半身区域，而不常触摸的区域则表现出更强的情绪特异性选择。情绪相关的变化在仅手臂触摸的运动特征和仅躯干触摸的压力特征中更为明显。触摸策略也无法在自由和受限条件下直接转移，即使在同一粗略身体区域内也是如此。参与者报告说，互动后与机器人的亲近感增加，约30%的人报告说感知到的社会关系发生了变化。总之，这些发现表明，情感触摸表达强烈依赖于身体区域，并受到具身约束的影响。
🔬 方法详解
问题定义：现有的人机交互研究在情感触摸方面存在局限性，主要集中在机器人身体的少数几个孤立区域，缺乏对全身情感触摸策略的系统性研究。这导致我们难以理解情感触摸如何在整个人型机器人身体上泛化，以及身体区域和物理约束如何影响触摸表达。
核心思路：本研究的核心思路是通过实验探究人类在不同身体区域和约束条件下，如何通过触摸向人型机器人表达情感。通过分析触摸的位置、力度和动态特征，揭示情感触摸策略的身体区域依赖性和具身约束的影响。这种方法旨在更全面地理解情感触摸在人机交互中的作用。
技术框架：本研究的技术框架主要包括以下几个阶段： 1. 实验设计：设计三种触摸条件（自由触摸、仅手臂触摸、仅躯干触摸），并选择iCub机器人作为实验平台，该机器人配备全身分布式触觉传感器。 2. 数据采集：招募32名参与者，让他们在不同触摸条件下向iCub机器人表达八种不同的情绪，并记录触摸的位置、力度和动态数据。 3. 数据分析：对采集到的数据进行统计分析，包括触摸位置的分布、触摸力度和动态特征的差异，以及参与者对机器人亲近感的评估。
关键创新：本研究的关键创新在于： 1. 全身性视角：首次采用全身分布式触觉传感器，实现了对人型机器人全身情感触摸策略的系统性研究。 2. 约束条件分析：通过设置不同的触摸约束条件，揭示了物理约束对情感触摸表达的影响。 3. 情感特异性：分析了不同情绪在不同身体区域的触摸表达差异，揭示了情感特异性的触摸策略。
关键设计：本研究的关键设计包括： 1. iCub机器人：选择iCub机器人作为实验平台，因为它具有类人的外形和全身触觉感知能力，能够提供更自然的人机交互体验。 2. 分布式触觉传感器：iCub机器人配备了全身分布式触觉传感器，能够精确地记录触摸的位置和力度信息。 3. 三种触摸条件：设置了自由触摸、仅手臂触摸和仅躯干触摸三种条件，以探究身体区域和物理约束对情感触摸表达的影响。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
实验结果表明，在自由触摸条件下，参与者更倾向于触摸机器人社交可及的上半身区域。不常被触摸的区域则表现出更强的情绪特异性。在仅手臂触摸和仅躯干触摸条件下，情绪相关的变化分别在运动特征和压力特征中更为明显。互动后，约30%的参与者表示与机器人的亲近感增加，感知到的社会关系发生了变化。
🎯 应用场景
该研究成果可应用于开发更自然、更具情感理解能力的人机交互系统。例如，在陪伴机器人、医疗康复机器人等领域，机器人可以根据人类的情感状态，通过适当的触摸方式进行互动，从而建立更紧密的社会关系，提升用户体验。此外，该研究还可以为机器人设计提供指导，使其能够更好地感知和理解人类的情感。
📄 摘要（原文）
Affective touch in human-robot interaction is shaped not only by emotional intent, but also by robot embodiment, including touch location, physical constraints, and perceived agency or social role. Existing HRI studies typically focus on one or two isolated body parts, limiting understanding of how affective touch generalises across the full humanoid body. We present a study with 32 participants interacting with the iCub robot, which is equipped with full-body distributed tactile sensors. Participants expressed eight emotions under three conditions: free touch, arm-only touch, and torso-only touch. Results show that body region and spatial constraints jointly shaped both touch location and dynamics. In free touch, participants preferred socially accessible upper-body regions, while less frequently touched areas showed stronger emotion-specific selectivity. Emotion-related variation was more evident in motion features for arm-only touch and pressure features for torso-only touch. Touch strategies also did not transfer directly between free and constrained conditions, even within the same coarse body region. Participants reported increased closeness to the robot after interaction, with around 30 percent reporting a change in perceived social relationship. Together, these findings show that affective touch expression is strongly body-region dependent and shaped by embodiment constraints.