Инженеры из Disney Research создали прототип человекоподобной роботизированной головы с реалистичной мимикой. Он умеет определять человека, который проявляет к нему интерес, поворачиваться к нему и имитирует типичные для человека движения: моргания глаз, саккады и периодические подъемы головы во время вдохов.

Статья опубликована на сайте Disney Research.

В робототехнике есть известный феномен, называемый эффектом зловещей долины. Он заключается в том, что повышение реалистичности человекоподобного персонажа повышает его привлекательность не всегда: в случае, если он достаточно реалистичен, но все же не настолько, как живой человек, попытка придать ему человеческий вид наоборот будет вызывать отвращение и страх. Особенность эффекта также заключается в том, что для подвижных роботов этот эффект проявляется сильнее, чем для статичных человекоподобных фигур.

Это связано с тем, что у людей есть мимика, выражающаяся в множестве небольших и нерегулярных движений разными частями лица и тела, а роботы, как правило, ей обделены.

Исследовательское подразделение The Walt Disney Company давно занимается созданием анимированных персонажей, поскольку компания использует их в своих парках развлечений. В основном персонажи в этих парках имеют «мультяшную» внешность, поэтому их эффект зловещей долины касается слабо, однако компания делает и реалистичных роботов, к примеру, героев «Пиратов Карибского моря», и у них эта проблема пока сохраняется. Тем не менее инженеры Disney Research продолжают создавать все более реалистичные роботизированные каркасы, повторяющие те или иные особенности поведения людей.

В новой работе инженеры научили робота поддерживать зрительный контакт с человеком и делать небольшие мимические движения. Они использовали один из уже собранных роботов с туловищем и головой. Инженеры задействовали шею, глаза, веки и брови, хотя робот также может двигать губами и челюстью. Дополнительно они оснастили его камерой глубины на груди, чтобы он мог видеть людей перед ним и реагировать на них.

Авторы придумали для робота роль: это старый человек с плохим слухом и зрением, который читает книгу и часто отвлекается на людей, проходящих мимо. Если человек подходит близко к нему, он либо смотрит на него неодобрительно, либо, если он уже видел его, узнает и реагирует дружелюбно.

При появлении человека в поле зрения камеры робот создает для него кинематический скелет (схему частей тела). По скорости и направлению движения, расстоянию до человека и тому, совершает ли он какие-то приветствующие движения, к примеру, машет рукой, робот определяет уровень заинтересованности и решает, нужно ли ему реагировать. Также у робота есть механизм привыкания: если он вступил в зрительный контакт с человеком, алгоритм линейно уменьшает его индекс заинтересованности со временем.

У индекса заинтересованности есть два порога: при достижении первого робот взглядывает на человека, поворачивает глаза и немного шею, а если он увеличивается до второго, более высокого, порога, то робот полностью переключает внимание на человека. При взгляде и переключении внимания у робота активируются саккады (быстрые непроизвольные движения глаз), направление которых случайными образом варьируется между тремя точками. Это позволяет имитировать реальный зрительный контакт, при котором люди смотрят на оба глаза и рот.

Инженеры отмечают, что новые функции заметно увеличивают реалистичность персонажа, но признают некоторые ограничения. Одно из них заключается в том, что в текущей версии глаза робота настроены так, что они смотрят параллельно и фокус настроен на бесконечность. При близком контакте это создает впечатление, что робот смотрит не на человека, а сквозь него.