TheatreBot: Studying emotion projection and emotion enrichment system for autonomous theatrical robot

Robots should be able to express emotional states to interact with people as social agents. Emotions are a peculiar characterization of humans and usually conveyed through face expression or body language, however there are cases where robots cannot reproduce anthropomorphic shape: they have to perform tasks which require a specific structure: this is the case of home cleaners, package carriers, and many others platforms. Therefore, emotional states need to be represented by exploiting other features, such as movements and shape changes. Therefore the work presented in this thesis studies emotion expression in non-anthropomorphic platform and how it is perceived by human: a set of case studies, aimed to identify specific values to convey emotion through changes in linear and angular velocities, that might be applied on different non-anthropomorphic platforms were done. The work takes into account some of the most considered emotion expression theories and human emotion coding. The results show that people can recognize some emotional expressions better than others, so some guidelines are proposed to generate emotions exploiting only movements. In parallel to these studies, it was developed an emotional enrichment system, which let the parametrization, modulation and expression of emotions through the change of actions' parameters and addition of required actions. This system was used in the last two cases studies, where the emotions elicited by the robot were totally generated by it. Additionally a simple test were done with other platforms to test their interoperability . Moreover, it was explored the possibility to use robots in theatre to study further social capabilities in robotics. For this reason has been designed a specific software architecture which includes the emotional enrichment system and facilitate the use of robots in theatre.

I robot devono essere in grado di esprimere gli stati emotivi interagendo con le persone in un contesto sociale. L’espressione di emozioni è una caratteristica peculiare dell’essere umano, generalmente veicolata attraverso l’espressione del viso o il linguaggio del corpo. Nella maggior parte dei casi, però, i robot non presentano forma antropomorfa poichè devono svolgere compiti che richiedono una struttura specifica. Pertanto, gli stati emotivi hanno bisogno di essere rappresentati mediante altre caratteristiche, quali i movimenti e cambiamenti di forma. Il presente lavoro presenta una piattaforma robotica non antropomorfa, si concentra sulle modalità con cui può esprimere emozioni e come esse sono percepite e riconosciute dall’uomo. Di conseguenza sono stati svolti un insieme di casi di studio, i quali hanno analizzato e individuato i valori specifici da assegnare a cambiamenti di velocita lineare e angolare di piattaforme non antropomorfe per trasmettere certe emozioni. Il lavoro prende in considerazione le pi’note teorie sull’espressione di emozioni note e alcuni studi sulla codificazione delle emozioni umane. I risultati mostrano che alcune emozioni possono essere riconosciute facilmente dall’uomo ed è possibile definire delle linee guida da seguire per poter generare emozioni sfruttando unicamente i movimenti. Parallelamente a questi studi, è stato sviluppato un Emotional Enrichment System, che permette la parametrizzazione, la modulazione e l'espressione delle emozioni attraverso il cambiamento dei parametri di azioni 'e l'aggiunta di nuove azioni. Questo sistema è stato utilizzato nel corso degli ultimi due casi di studio durante i quali le emozioni espresse dal robot sono state generate autonomamente dal sistema. Inoltre è stato realizzato un test per potere valutare l’interoperabilita tra le diverse piattaforme. Da ultimo, è stata analizzata la possibilità di utilizzare i robot nel teatro per studiare ulteriormente le capacità sociali nel campo della robotica. Per questo motivo è stato progettato un'architettura software specifica che include l’Emotional Enrichment System e facilita l'uso di robot nel teatro.