Conveying illusion of life and empathy through a non-anthropomorphic robot and non-verbal communication: the Tino experience

In the landscape of social robotics, investigating human-robot interaction through nonverbal communication has become a research focus. This thesis examines how non-anthropomorphic, unappealing, non-verbal robots can convey emotions and intentions solely through physical movements. Our robot, Tino, was built without any of the features associated to humanoid robots, such as arms, legs, or facial expressions. Instead, it features a rough and unattractive aesthetic that camouflages its robotic nature. This design challenges conventional expectations and examines how non-human attributes can elicit empathy and communication in users. We tested these capabilities in a maze-like experimental environment. The objectives were to evaluate the robot's ability to show needs, the possibility of two-way communication, and the development of empathy between the participants and the robot. The research question guiding this study is: "Is it possible to implement a robot that can promote empathy, trust, and two-way communication without the need for verbal interaction or humanoid aspect?" Experimental results showed that Tino make it possible to answer positively to this question even from its first meeting with a person. The robot's aesthetics did not always facilitate initial encounters, but after a brief initial hesitation, the atmosphere relaxed thanks to Tino's friendly behavior and movement. Participants trusted its signals during collaborative tasks and engaged in mutual understanding. They also showed empathy when it came to whether or not to abandon Tino at the end of the journey. This research highlights the ability of non-anthropomorphic robots to evoke emotional responses and establish meaningful communication purely through movement. The findings open new avenues for the development of social robots with greater attention to non-verbal cues consistent with the robot's shape, whatever that may be. Future work could explore other forms of robots and the integration of an audio-microphone system for translating speech into non-human sounds for alternative verbal communication.

Nel panorama della robotica sociale, la comunicazione non verbale ha mostrato un crescente interesse nell'indagine sull'interazione uomo-robot. Questa tesi esamina come robot non antropomorfi, poco attraenti e non verbali possano trasmettere emozioni e intenzioni esclusivamente attraverso movimenti fisici. Il nostro robot, Tino, è stato costruito senza alcuna caratteristica associabile ai tradizionali robot umanoidi, come braccia, gambe o espressioni facciali. Presenta altresì un'estetica sgradevole che nasconde la sua natura robotica. Tale design sfida le aspettative convenzionali ed esamina come gli attributi non umani possano suscitare risposte emotive negli utenti. Abbiamo testato queste capacità in un ambiente simile ad un labirinto. Gli obiettivi erano valutare la capacità del robot di esprimere necessità, la possibilità di comunicazione bidirezionale e lo sviluppo di empatia tra i partecipanti e il robot. La domanda di ricerca che guida questo studio è: "È possibile realizzare un robot che possa suscitare empatia, fiducia e comunicazione bidirezionale senza la necessità di interazione verbale o di un aspetto umanoide?" I risultati sperimentali hanno dimostrato che Tino promuove efficacemente empatia e comunicazione senza la necessità di interazione verbale o forme umanoidi. Sebbene l'estetica del robot non facilitasse gli incontri iniziali, il comportamento amichevole di Tino ha sempre rilassato l'atmosfera. I partecipanti hanno seguito i segnali di Tino con fiducia e hanno mostrato empatia nel decidere se abbandonarlo o meno alla fine del percorso. Questa ricerca evidenzia come dei robot non antropomorfi possano stabilire una comunicazione significativa esclusivamente attraverso il movimento. I risultati aprono nuove prospettive per lo sviluppo di robot sociali con una maggiore coerenza tra forma e segnali non verbali. Nel futuro si potrebbero esplorare altre forme di robot con l'integrazione di un sistema audio-microfonico per tradurre il parlato in suoni non umani per una comunicazione verbale alternativa.