关于主动社交触摸与机器人表现力对用户态度和行为影响的研究报告
一、研究基本信息
本研究论文题为《评估主动社交触摸和机器人表现力在人机交互中对用户态度和行为的影响》（Evaluating the effects of active social touch and robot expressiveness on user attitudes and behaviour in human–robot interaction），由Juan Jose Gamboa-Montero、Sara Carrasco-Martinez、Enrique Fernandez-Rodicio、Fernando Alonso-Martin 及 Jose Carlos Castillo 等学者共同完成，他们均来自西班牙马德里卡洛斯三世大学（Universidad Carlos III de Madrid）系统工程与自动化系的机器人实验室（RoboticsLab）。该研究于2025年发表于《Scientific Reports》期刊。
二、研究背景
触觉在人类社会交往与情感沟通中扮演着至关重要的角色。社交触摸（social touch）特指在社会情境下触碰他人的行为，其功能涵盖问候、表达喜爱、说服以及情绪调节等。社交机器人（social robots）则是被设计为能够依据人类社交模式与之交互的自主智能体。当前关于人机触觉交互的文献大多聚焦于“人作为被触摸对象”时的体验与效应，而关于用户主动触摸机器人（active touch）对其自身态度和行为所产生影响的研究尚属空白。此外，机器人在被触摸时所展现的表现力（expressiveness）如何调节这一交互过程，亦有待深入探索。基于此，本研究旨在确定主动触摸机器人是否能增强人机交互体验，并探明机器人在被触摸时的表现力所起的作用。
三、研究方法与实验流程
为系统评估主动社交触摸与机器人表现力的效应，研究团队设计了一个包含记忆与复现触觉序列的人机触觉交互游戏，并采用2×2的组间设计（between-subject design）设置了四个实验条件。
实验的核心变量有二：其一是交互外设的类型，即用户是通过按钮外设还是声学触觉识别（Acoustic Touch Recognition, ATR）系统与机器人进行交互；其二是机器人表现力的有无，即机器人在交互中是给予丰富的情感反馈还是仅提供最简信息。四种实验条件分别为：按钮且无表现力条件（BN）、触觉且无表现力条件（TN）、按钮且有表现力条件（BE）、以及触觉且有表现力条件（TE）。因变量为用户参与度（engagement）、内在动机（intrinsic motivation）和趣味性（fun）。
研究共招募了83名普通公众志愿者参与实验，随机分配至四个条件组。实验所用的核心设备是名为“Mini”的桌面社交机器人平台，该机器人配备了LED灯、扬声器、OLED眼睛屏幕及五个自由度。为支持触觉交互，研究团队在Mini机器人上集成了自主开发的ATR系统，该系统利用压电拾音器（piezoelectric pickups）检测用户触摸机器人表面时产生的声音振动，并通过机器学习算法对接触类型（如轻拍tap、抚摸stroke、挠痒tickle等六种手势）及其位置进行实时分类。与之对比的按钮外设则包含五个不同颜色且可发光发声的按钮。
实验程序如下：参与者进入实验室后，在实验员简要介绍后填写知情同意文件，随后实验员离开，参与者开始与机器人玩一款类似“Simon says”的记忆游戏。游戏开始时，机器人会随机生成并演示一个触觉序列（在触觉版本中，机器人口头播报并配合手臂或身体的动作指示触摸类型和位置；在按钮版本中则点亮对应按钮并播放声音）。参与者需按顺序正确重复该序列，每成功一轮，序列长度增加一步；一旦出错游戏即结束，参与者可选择重玩或直接进入问卷调查环节。
为量化因变量，研究团队精心构建了统一的实验后问卷，融合了三套经过验证的量表：使用用户参与度量表简表（UES-SF）评估参与度的四个维度（专注、感知可用性、审美吸引力、奖励因素）；采用内在动机量表（IMI）中的兴趣/愉悦性子量表测量内在动机；选用FunQ问卷测量趣味性的多个维度（自主性、挑战性、愉悦感、沉浸感等，但剔除了部分效应较弱的维度）。所有量表条目均经过严谨的翻译、回译与校订，并采用五级李克特量表进行评分。
四、主要研究结果
数据经IBM SPSS Statistics软件进行统计分析，在剔除离群值后最终样本量为77例。由于参与度数据偏离正态分布，对其采用独立样本曼-惠特尼U检验（Mann-Whitney U test）和双向方差分析（ANOVA）；而对内在动机和趣味性数据则采用2×2多元方差分析（MANOVA）及随后的单变量方差分析。
检验结果揭示了一系列重要发现。首先，就参与度而言，使用ATR触觉系统的组别在参与度水平上显著高于使用按钮外设的组别，效应量中等。这证实了主动物理接触能够有效提升用户在交互中的投入程度，表现为更强的专注感与临场感。其次，关于趣味性， MANOVA及单变量分析均显示触觉系统的主效应显著，且机器人的表现力同样表现出显著的主效应。这表明，与通过外围设备间接操作相比，直接触摸机器人的身体进行游戏能带来更强的愉悦体验；同时，富情感反馈的机器人也显著增强了游戏的趣味性。就内在动机而言，虽然单变量分析未达显著，但MANOVA在对趣味性的联合分析中显示出了显著的提升效应，这暗示主动触摸对内在动机的提升可能与其他体验维度存在更复杂的关联。
引人注目的是，在所有三项因变量上，外设类型与表现力之间均未发生显著的交互作用。这一关键结果意味着，主动触摸对用户态度和行为的积极影响，是独立于机器人所展现的表现力与互动性的。换言之，无论机器人是活跃表达还是保持静默，直接触摸身体所带来的体验增益都能稳定显现。此发现从实证层面确立了主动触觉交互作为人机交互中一个独立且有价值的增强因素的学术地位。
此外，44名参与者的开放性评论为量化结果提供了丰富的定性佐证。部分触觉组被试提到“触摸它感觉很棒……感觉你熟悉了它，一切都变得更容易了”，还有人称“可以直接触摸和拥抱的两块铁，我爱它”。这些话语折射出触摸行为在建立人与机器间情感纽带方面的独特作用。而关于触觉识别偶尔出现误判的反馈，则为系统优化指明了方向。
五、研究结论与价值
本研究通过严格的实验设计证实，在人机交互的记忆游戏中，以主动触摸方式进行交互能显著提升用户的参与度与趣味体验，此效应独立于机器人的表现力水平。该结论不仅填补了“主动触觉”在社交机器人领域的研究空白，更在理论上将触觉从一种单纯的功能性输入模态，提升至塑造人机社交联结的关键因素的高度。
在应用价值层面，研究的成果为设计更具吸引力与亲和力的社交机器人提供了直接指导。集成的ATR系统使得在完全无需外部按钮外设的情况下，仅凭机器人的本体即可承载复杂的交互任务。这一特性对于面向特定人群，尤其是目标用户为轻度认知障碍老年人的Mini机器人平台而言具有重大意义，因为它简化了系统硬件构成，降低了认知负荷，并通过更本能的触觉通道提升了交互的质量和乐趣。研究还通过定性反馈鉴别了系统具体性能上的可改进之处，为后续技术迭代提供了抓手。
六、研究亮点
本研究最突出的亮点在于其研究视角的新颖性和方法论上的独创性。它率先将关注点从“被动接受机器人触摸”转移至“用户主动触摸机器人”这一尚未被充分探索的维度，重塑了人机触觉交互的研究格局。在方法上，研究团队自主研发并实践验证了基于压电拾音器的实时声学触觉识别系统，使其成功融入完整的交互游戏流，这本身就是一项有价值的工程贡献，为非视觉、非皮肤传感器的触摸感知在社交机器人上的应用提供了范例。此外，研究通过对交互类型（触觉vs.按钮）和机器人行为（有表现力vs.无表现力）进行解耦分析，清晰揭示了各因素的影响效力与相互关系，其结论的明确性和独立性令人印象深刻，为后续该领域的纵深推进奠定了坚实的基础。