• search hit 6 of 8
Back to Result List

Facing Social Robots – Emotional Reactions towards Social Robots

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-187131
  • Are there emotional reactions towards social robots? Could you love a robot? Or, put the other way round: Could you mistreat a robot, tear it apart and sell it? Media reports people honoring military robots with funerals, mourning the “death” of a robotic dog, and granting the humanoid robot Sophia citizenship. But how profound are these reactions? Three experiments take a closer look on emotional reactions towards social robots by investigating the subjective experience of people as well as the motor expressive level. Contexts of varyingAre there emotional reactions towards social robots? Could you love a robot? Or, put the other way round: Could you mistreat a robot, tear it apart and sell it? Media reports people honoring military robots with funerals, mourning the “death” of a robotic dog, and granting the humanoid robot Sophia citizenship. But how profound are these reactions? Three experiments take a closer look on emotional reactions towards social robots by investigating the subjective experience of people as well as the motor expressive level. Contexts of varying degrees of Human-Robot Interaction (HRI) sketch a nuanced picture of emotions towards social robots that encompass conscious as well as unconscious reactions. The findings advance the understanding of affective experiences in HRI. It also turns the initial question into: Can emotional reactions towards social robots even be avoided?show moreshow less
  • Ein Army Colonel empfindet Mitleid mit einem Roboter, der versuchsweise Landminen entschärft und deklariert den Test als inhuman (Garreau, 2007). Roboter bekommen militärische Beförderungen, Beerdigungen und Ehrenmedaillen (Garreau, 2007; Carpenter, 2013). Ein Schildkrötenroboter wird entwickelt, um Kindern beizubringen, Roboter gut zu behandeln (Ackermann, 2018). Der humanoide Roboter Sophia wurde erst kürzlich Saudi-Arabischer Staatsbürger und es gibt bereits Debatten, ob Roboter Rechte bekommen sollen (Delcker, 2018). Diese und ähnlicheEin Army Colonel empfindet Mitleid mit einem Roboter, der versuchsweise Landminen entschärft und deklariert den Test als inhuman (Garreau, 2007). Roboter bekommen militärische Beförderungen, Beerdigungen und Ehrenmedaillen (Garreau, 2007; Carpenter, 2013). Ein Schildkrötenroboter wird entwickelt, um Kindern beizubringen, Roboter gut zu behandeln (Ackermann, 2018). Der humanoide Roboter Sophia wurde erst kürzlich Saudi-Arabischer Staatsbürger und es gibt bereits Debatten, ob Roboter Rechte bekommen sollen (Delcker, 2018). Diese und ähnliche Entwicklungen zeigen schon jetzt die Bedeutsamkeit von Robotern und die emotionale Wirkung die diese auslösen. Dennoch scheinen sich diese emotionalen Reaktionen auf einer anderen Ebene abzuspielen, gemessen an Kommentaren in Internetforen. Dort ist oftmals die Rede davon, wieso jemand überhaupt emotional auf einen Roboter reagieren kann. Tatsächlich ist es, rein rational gesehen, schwierig zu erklären, warum Menschen mit einer leblosen (‚mindless‘) Maschine mitfühlen sollten. Und dennoch zeugen nicht nur oben genannte Berichte, sondern auch erste wissenschaftliche Studien (z.B. Rosenthal- von der Pütten et al., 2013) von dem emotionalen Einfluss den Roboter auf Menschen haben können. Trotz der Bedeutsamkeit der Erforschung emotionaler Reaktionen auf Roboter existieren bislang wenige wissenschaftliche Studien hierzu. Tatsächlich identifizierten Kappas, Krumhuber und Küster (2013) die systematische Analyse und Evaluation sozialer Reaktionen auf Roboter als eine der größten Herausforderungen der affektiven Mensch-Roboter Interaktion. Nach Scherer (2001; 2005) bestehen Emotionen aus der Koordination und Synchronisation verschiedener Komponenten, die miteinander verknüpft sind. Motorischer Ausdruck (Mimik), subjektives Erleben, Handlungstendenzen, physiologische und kognitive Komponenten gehören hierzu. Um eine Emotion vollständig zu erfassen, müssten all diese Komponenten gemessen werden, jedoch wurde eine solch umfassende Analyse bisher noch nie durchgeführt (Scherer, 2005). Hauptsächlich werden Fragebögen eingesetzt (vgl. Bethel & Murphy, 2010), die allerdings meist nur das subjektive Erleben abfragen. Bakeman und Gottman (1997) geben sogar an, dass nur etwa 8% der psychologischen Forschung auf Verhaltensdaten basiert, obwohl die Psychologie traditionell als das ‚Studium von Psyche und Verhalten‘ (American Psychological Association, 2018) definiert wird. Die Messung anderer Emotionskomponenten ist selten. Zudem sind Fragebögen mit einer Reihe von Nachteilen behaftet (Austin, Deary, Gibson, McGregor, Dent, 1998; Fan et al., 2006; Wilcox, 2011). Bethel und Murphy (2010) als auch Arkin und Moshkina (2015) plädieren für einen Multi-Methodenansatz um ein umfassenderes Verständnis von affektiven Prozessen in der Mensch-Roboter Interaktion zu erlangen. Das Hauptziel der vorliegenden Dissertation ist es daher, mithilfe eines Multi-Methodenansatzes verschiedene Komponenten von Emotionen (motorischer Ausdruck, subjektive Gefühlskomponente, Handlungstendenzen) zu erfassen und so zu einem vollständigeren und tiefgreifenderem Bild emotionaler Prozesse auf Roboter beizutragen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden drei experimentelle Studien mit insgesamt 491 Teilnehmern durchgeführt. Mit unterschiedlichen Ebenen der „apparent reality“ (Frijda, 2007) sowie Macht / Kontrolle über die Situation (vgl. Scherer & Ellgring, 2007) wurde untersucht, inwiefern sich Intensität und Qualität emotionaler Reaktionen auf Roboter ändern und welche weiteren Faktoren (Aussehen des Roboters, emotionale Expressivität des Roboters, Behandlung des Roboters, Autoritätsstatus des Roboters) Einfluss ausüben. Experiment 1 basierte auf Videos, die verschiedene Arten von Robotern (tierähnlich, anthropomorph, maschinenartig), die entweder emotional expressiv waren oder nicht (an / aus) in verschiedenen Situationen (freundliche Behandlung des Roboters vs. Misshandlung) zeigten. Fragebögen über selbstberichtete Gefühle und die motorisch-expressive Komponente von Emotionen: Mimik (vgl. Scherer, 2005) wurden analysiert. Das Facial Action Coding System (Ekman, Friesen, & Hager, 2002), die umfassendste und am weitesten verbreitete Methode zur objektiven Untersuchung von Mimik, wurde hierfür verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Probanden Gesichtsausdrücke (Action Unit [AU] 12 und AUs, die mit positiven Emotionen assoziiert sind, sowie AU 4 und AUs, die mit negativen Emotionen assoziiert sind) sowie selbstberichtete Gefühle in Übereinstimmung mit der Valenz der in den Videos gezeigten Behandlung zeigten. Bei emotional expressiven Robotern konnten stärkere emotionale Reaktionen beobachtet werden als bei nicht-expressiven Robotern. Der tierähnliche Roboter Pleo erfuhr in der Misshandlungs-Bedingung am meisten Mitleid, Empathie, negative Gefühle und Traurigkeit, gefolgt vom anthropomorphen Roboter Reeti und am wenigsten für den maschinenartigen Roboter Roomba. Roomba wurde am meisten Antipathie zugeschrieben. Die Ergebnisse knüpfen an frühere Forschungen an (z.B. Krach et al., 2008; Menne & Schwab, 2018; Riek et al., 2009; Rosenthal-von der Pütten et al., 2013) und zeigen das Potenzial der Mimik für eine natürliche Mensch-Roboter Interaktion. Experiment 2 und Experiment 3 übertrugen die klassischen Experimente von Milgram (1963; 1974) zum Thema Gehorsam in den Kontext der Mensch-Roboter Interaktion. Die Gehorsamkeitsstudien von Milgram wurden als sehr geeignet erachtet, um das Ausmaß der Empathie gegenüber einem Roboter im Verhältnis zum Gehorsam gegenüber einem Roboter zu untersuchen. Experiment 2 unterschied sich von Experiment 3 in der Ebene der „apparent reality“ (Frijda, 2007): in Anlehnung an Milgram (1963) wurde eine rein text-basierte Studie (Experiment 2) einer live Mensch-Roboter Interaktion (Experiment 3) gegenübergestellt. Während die abhängigen Variablen von Experiment 2 aus den Selbstberichten emotionaler Gefühle sowie Einschätzungen des hypothetischen Verhaltens bestand, erfasste Experiment 3 subjektive Gefühle sowie reales Verhalten (Reaktionszeit: Dauer des Zögerns; Gehorsamkeitsrate; Anzahl der Proteste; Mimik) der Teilnehmer. Beide Experimente untersuchten den Einfluss der Faktoren „Autoritätsstatus“ (hoch / niedrig) des Roboters, der die Befehle erteilt (Nao) und die emotionale Expressivität (an / aus) des Roboters, der die Strafen erhält (Pleo). Die subjektiven Gefühle der Teilnehmer aus Experiment 2 unterschieden sich zwischen den Gruppen nicht. Darüber hinaus gaben nur wenige Teilnehmer (20.2%) an, dass sie den „Opfer“-Roboter definitiv bestrafen würden. Ein ähnliches Ergebnis fand auch Milgram (1963). Das reale Verhalten von Versuchsteilnehmern in Milgrams‘ Labor-Experiment unterschied sich jedoch von Einschätzungen hypothetischen Verhaltens von Teilnehmern, denen Milgram das Experiment nur beschrieben hatte. Ebenso lassen Kommentare von Teilnehmern aus Experiment 2 darauf schließen, dass das beschriebene Szenario möglicherweise als fiktiv eingestuft wurde und Einschätzungen von hypothetischem Verhalten daher kein realistisches Bild realen Verhaltens gegenüber Roboter in einer live Interaktion zeichnen können. Daher wurde ein weiteres Experiment (Experiment 3) mit einer Live Interaktion mit einem Roboter als Autoritätsfigur (hoher Autoritätsstatus vs. niedriger) und einem weiteren Roboter als „Opfer“ (emotional expressiv vs. nicht expressiv) durchgeführt. Es wurden Gruppenunterschiede in Fragebögen über emotionale Reaktionen gefunden. Dem emotional expressiven Roboter wurde mehr Empathie entgegengebracht und es wurde mehr Freude und weniger Antipathie berichtet als gegenüber einem nicht-expressiven Roboter. Außerdem konnten Gesichtsausdrücke beobachtet werden, die mit negativen Emotionen assoziiert sind während Probanden Nao’s Befehl ausführten und Pleo bestraften. Obwohl Probanden tendenziell länger zögerten, wenn sie einen emotional expressiven Roboter bestrafen sollten und der Befehl von einem Roboter mit niedrigem Autoritätsstatus kam, wurde dieser Unterschied nicht signifikant. Zudem waren alle bis auf einen Probanden gehorsam und bestraften Pleo, wie vom Nao Roboter befohlen. Dieses Ergebnis steht in starkem Gegensatz zu dem selbstberichteten hypothetischen Verhalten der Teilnehmer aus Experiment 2 und unterstützt die Annahme, dass die Einschätzungen von hypothetischem Verhalten in einem Mensch-Roboter-Gehorsamkeitsszenario nicht zuverlässig sind für echtes Verhalten in einer live Mensch-Roboter Interaktion. Situative Variablen, wie z.B. der Gehorsam gegenüber Autoritäten, sogar gegenüber einem Roboter, scheinen stärker zu sein als Empathie für einen Roboter. Dieser Befund knüpft an andere Studien an (z.B. Bartneck & Hu, 2008; Geiskkovitch et al., 2016; Menne, 2017; Slater et al., 2006), eröffnet neue Erkenntnisse zum Einfluss von Robotern, zeigt aber auch auf, dass die Wahl einer Methode um Empathie für einen Roboter zu evozieren eine nicht triviale Angelegenheit ist (vgl. Geiskkovitch et al., 2016; vgl. Milgram, 1965). Insgesamt stützen die Ergebnisse die Annahme, dass die emotionalen Reaktionen auf Roboter tiefgreifend sind und sich sowohl auf der subjektiven Ebene als auch in der motorischen Komponente zeigen. Menschen reagieren emotional auf einen Roboter, der emotional expressiv ist und eher weniger wie eine Maschine aussieht. Sie empfinden Empathie und negative Gefühle, wenn ein Roboter misshandelt wird und diese emotionalen Reaktionen spiegeln sich in der Mimik. Darüber hinaus unterscheiden sich die Einschätzungen von Menschen über ihr eigenes hypothetisches Verhalten von ihrem tatsächlichen Verhalten, weshalb videobasierte oder live Interaktionen zur Analyse realer Verhaltensreaktionen empfohlen wird. Die Ankunft sozialer Roboter in der Gesellschaft führt zu nie dagewesenen Fragen und diese Dissertation liefert einen ersten Schritt zum Verständnis dieser neuen Herausforderungen.show moreshow less
  • An Army Colonel feels sorry for a robot that defuses landmines on a trial basis and declares the test inhumane (Garreau, 2007). Robots receive military promotions, funerals and medals of honor (Garreau, 2007; Carpenter, 2013). A turtle robot is being developed to teach children to treat robots well (Ackermann, 2018). The humanoid robot Sophia recently became a Saudi Arabian citizen and there are now debates whether robots should have rights (Delcker, 2018). These and similar developments already show the importance of robots and the emotionalAn Army Colonel feels sorry for a robot that defuses landmines on a trial basis and declares the test inhumane (Garreau, 2007). Robots receive military promotions, funerals and medals of honor (Garreau, 2007; Carpenter, 2013). A turtle robot is being developed to teach children to treat robots well (Ackermann, 2018). The humanoid robot Sophia recently became a Saudi Arabian citizen and there are now debates whether robots should have rights (Delcker, 2018). These and similar developments already show the importance of robots and the emotional impact they have. Nevertheless, these emotional reactions seem to take place on a different level, judging by comments in internet forums alone: Most often, emotional reactions towards robots are questioned if not denied at all. In fact, from a purely rational point of view, it is difficult to explain why people should empathize with a mindless machine. However, not only the reports mentioned above but also first scientific studies (e.g. Rosenthal- von der Pütten et al., 2013) bear witness to the emotional influence of robots on humans. Despite the importance of researching emotional reactions towards robots, there are few scientific studies on this subject. In fact, Kappas, Krumhuber and Küster (2013) identified effective testing and evaluation of social reactions towards robots as one of the major challenges of affective Human-Robot Interaction (HRI). According to Scherer (2001; 2005), emotions consist of the coordination and synchronization of different components that are linked to each other. These include motor expression (facial expressions), subjective experience, action tendencies, physiological and cognitive components. To fully capture an emotion, all these components would have to be measured, but such a comprehensive analysis has never been performed (Scherer, 2005). Primarily, questionnaires are used (cf. Bethel & Murphy, 2010) but most of them only capture subjective experiences. Bakeman and Gottman (1997) even state that only about 8% of psychological research is based on behavioral data, although psychology is traditionally defined as the 'study of the mind and behavior' (American Psychological Association, 2018). The measurement of other emotional components is rare. In addition, questionnaires have a number of disadvantages (Austin, Deary, Gibson, McGregor, Dent, 1998; Fan et al., 2006; Wilcox, 2011). Bethel and Murphy (2010) as well as Arkin and Moshkina (2015) argue for a multi-method approach to achieve a more comprehensive understanding of affective processes in HRI. The main goal of this dissertation is therefore to use a multi-method approach to capture different components of emotions (motor expression, subjective feeling component, action tendencies) and thus contribute to a more complete and profound picture of emotional processes towards robots. To achieve this goal, three experimental studies were conducted with a total of 491 participants. With different levels of ‘apparent reality’ (Frijda, 2007) and power/control over the situation (cf. Scherer & Ellgring, 2007), the extent to which the intensity and quality of emotional responses to robots change were investigated as well as the influence of other factors (appearance of the robot, emotional expressivity of the robot, treatment of the robot, authority status of the robot). Experiment 1 was based on videos showing different types of robots (animal-like, anthropomorphic, machine-like) in different situations (friendly treatment of the robot vs. torture treatment) while being either emotionally expressive or not. Self-reports of feelings as well as the motoric-expressive component of emotion: facial expressions (cf. Scherer, 2005) were analyzed. The Facial Action Coding System (Ekman, Friesen, & Hager, 2002), the most comprehensive and most widely used method for objectively assessing facial expressions, was utilized for this purpose. Results showed that participants displayed facial expressions (Action Unit [AU] 12 and AUs associated with positive emotions as well as AU 4 and AUs associated with negative emotions) as well as self-reported feelings in line with the valence of the treatment shown in the videos. Stronger emotional reactions could be observed for emotionally expressive robots than non-expressive robots. Most pity, empathy, negative feelings and sadness were reported for the animal-like robot Pleo while watching it being tortured, followed by the anthropomorphic robot Reeti and least for the machine-like robot Roomba. Most antipathy was attributed to Roomba. The findings are in line with previous research (e.g., Krach et al., 2008; Menne & Schwab, 2018; Riek et al., 2009; Rosenthal-von der Pütten et al., 2013) and show facial expressions’ potential for a natural HRI. Experiment 2 and Experiment 3 transferred Milgram’s classic experiments (1963; 1974) on obedience into the context of HRI. Milgram’s obedience studies were deemed highly suitable to study the extent of empathy towards a robot in relation to obedience to a robot. Experiment 2 differed from Experiment 3 in the level of ‘apparent reality’ (Frijda, 2007): based on Milgram (1963), a purely text-based study (Experiment 2) was compared with a live HRI (Experiment 3). While the dependent variables of Experiment 2 consisted of self-reports of emotional feelings and assessments of hypothetical behavior, Experiment 3 measured subjective feelings and real behavior (reaction time: duration of hesitation; obedience rate; number of protests; facial expressions) of the participants. Both experiments examined the influence of the factors "authority status" (high / low) of the robot giving the orders (Nao) and the emotional expressivity (on / off) of the robot receiving the punishments (Pleo). The subjective feelings of the participants from Experiment 2 did not differ between the groups. In addition, only few participants (20.2%) stated that they would definitely punish the "victim" robot. Milgram (1963) found a similar result. However, the real behavior of participants in Milgram's laboratory experiment differed from the estimates of hypothetical behavior of participants to whom Milgram had only described the experiment. Similarly, comments from participants in Experiment 2 suggest that the scenario described may have been considered fictitious and that assessments of hypothetical behavior may not provide a realistic picture of real behavior towards robots in a live interaction. Therefore, another experiment (Experiment 3) was performed with a live interaction with a robot as authority figure (high authority status vs. low) and another robot as "victim" (emotional expressive vs. non-expressive). Group differences were found in questionnaires on emotional responses. More empathy was shown for the emotionally expressive robot and more joy and less antipathy was reported than for a non-expressive robot. In addition, facial expressions associated with negative emotions could be observed while subjects executed Nao's command and punished Pleo. Although subjects tended to hesitate longer when punishing an emotionally expressive robot and the order came from a robot with low authority status, this difference did not reach significance. Furthermore, all but one subject were obedient and punished Pleo as commanded by the Nao robot. This result stands in stark contrast to the self-reported hypothetical behavior of the participants from Experiment 2 and supports the assumption that the assessments of hypothetical behavior in a Human-Robot obedience scenario are not reliable for real behavior in a live HRI. Situational variables, such as obedience to authorities, even to a robot, seem to be stronger than empathy for a robot. This finding is in line with previous studies (e.g. Bartneck & Hu, 2008; Geiskkovitch et al., 2016; Menne, 2017; Slater et al., 2006), opens up new insights into the influence of robots, but also shows that the choice of a method to evoke empathy for a robot is not a trivial matter (cf. Geiskkovitch et al., 2016; cf. Milgram, 1965). Overall, the results support the assumption that emotional reactions to robots are profound and manifest both at the subjective level and in the motor component. Humans react emotionally to a robot that is emotionally expressive and looks less like a machine. They feel empathy and negative feelings when a robot is abused and these emotional reactions are reflected in facial expressions. In addition, people's assessments of their own hypothetical behavior differ from their actual behavior, which is why video-based or live interactions are recommended for analyzing real behavioral responses. The arrival of social robots in society leads to unprecedented questions and this dissertation provides a first step towards understanding these new challenges.show moreshow less

Download full text files

Export metadata

Metadaten
Title Additional (German):Im Angesicht sozialer Roboter - Emotionale Reaktionen angesichts sozialer Roboter
Author: Isabelle M. MenneORCiD
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-187131
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Fakultät für Humanwissenschaften (Philos., Psycho., Erziehungs- u. Gesell.-Wissensch.)
Faculties:Fakultät für Humanwissenschaften (Philos., Psycho., Erziehungs- u. Gesell.-Wissensch.) / Institut für Psychologie
Referee:Prof. Dr. Frank Schwab, Prof. Dr. Gerhild Nieding
Date of final exam:2019/07/17
Language:English
Year of Completion:2020
Edition:1. Auflage
Publisher:Würzburg University Press
Place of publication:Würzburg
ISBN:978-3-95826-120-4
ISBN:978-3-95826-121-1
Pagenumber:XXIV, 201
DOI:https://doi.org/10.25972/WUP-978-3-95826-121-1
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 000 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke
1 Philosophie und Psychologie / 15 Psychologie / 152 Sinneswahrnehmung, Bewegung, Emotionen, Triebe
GND Keyword:Roboter; Gefühl; Mimik; Mensch-Maschine-Kommunikation
Tag:FACS; Facial Action Coding System; HRI; Human-Robot Interaction; emotion; emotional reaction; empathy; facial expressions; obedience; social robot
Release Date:2020/04/27
Note:
Parallel erschienen als Druckausgabe in Würzburg University Press, 978-3-95826-120-4, 27,80 EUR.
Licence (German):License LogoCC BY-SA: Creative-Commons-Lizenz: Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International