未经提示的触摸行为与触摸表面特性：一项调查

《ACM Transactions on Human-Robot Interaction》：Unprompted Touch with Touch Surface Characteristics: A Survey

本文系统综述了37篇人类发起的触觉交互研究，发现仅7篇涉及未提示触觉，且多集中在儿童与机器人、痴呆患者的场景。研究指出未提示触觉的触发机制和影响因素尚不明确，需扩展至灾害救援等多元场景。同时提出触觉表面特征应从4类（形态、光照、运动、形状）扩展至9类（新增材质、尺寸、温度、纹理、力反馈），并建议建立标准化量化方法，以提升跨研究比较和实际应用价值。

　　人类与机器人之间的触觉交互是人机交互（HRI）领域中的一个重要研究方向，其研究重点在于人类主动发起的触觉行为，分为**无引导触觉交互**（unprompted touch）和**有引导触觉交互**（prompted touch）。无引导触觉交互是指人类在没有机器人或其他代理的言语或手势鼓励的情况下，主动触碰机器人。而有引导触觉交互则是指在机器人明确提示或引导下发生的触觉行为。本文通过系统综述了37篇相关研究，揭示了当前在理解无引导触觉交互方面存在的不足，并提出了未来研究的方向和建议。

无引导触觉交互在实际应用中具有重要的意义。例如，在灾难救援场景中，一名被困在废墟中的受害者可能无法接收到外界的指令，也无法通过视频或动画进行互动。在这种情况下，如果机器人能够通过其触觉表面的某些物理特性（如温度、触感等）吸引受害者主动触碰，可能会带来重要的生理和心理上的帮助，例如测量体温、血氧等生命体征，或通过温暖的触感和脉动的触觉反馈帮助受害者缓解紧张情绪，从而改善呼吸和心率。然而，当前的研究文献中，对于无引导触觉交互的探讨非常有限，仅有7篇论文直接讨论了这一现象，而其他30篇则主要聚焦于有引导触觉交互，并探索了其与触觉表面特征之间的关系。这表明，尽管无引导触觉交互在某些关键场景中具有显著的应用价值，但目前对其触发机制和影响因素的研究仍处于初步阶段。

无引导触觉交互的研究主要集中在儿童与机器人之间的互动，尤其是涉及自闭症谱系障碍（ASD）儿童、糖尿病儿童以及与机器人建立关系的场景。这些研究大多强调了触觉表面特征在促进自然触觉行为中的作用，但缺乏对触觉表面特征如何影响触觉行为的直接测量。例如，一些研究指出，机器人外观（如拟人化或拟物化）可能会影响儿童的触觉行为，但并未提供定量数据支持这一结论。此外，无引导触觉交互的研究大多使用主观性评估方法，如访谈和观察，而非直接测量触觉行为的因果因素或注意力水平。这使得研究结果难以推广到其他人群或场景。

相比之下，有引导触觉交互的研究更加全面，涵盖了九个主要的触觉表面特征：外观、触觉反馈、光线、材料、运动、形状、尺寸、温度和纹理。这些研究不仅探讨了触觉表面特征如何影响触觉行为的类型和持续时间，还提出了多种测量方法，如注意力评估、行为编码和自我评估问卷。这些方法为无引导触觉交互的研究提供了潜在的借鉴，但尚未被广泛应用。例如，某些研究通过观察人类对机器人触觉表面的注意力或参与度来推断触觉行为的触发因素，而另一些则通过量化触觉表面特征（如温度、触感、材料等）来分析其对触觉行为的影响。这些方法为未来研究提供了重要的参考，但需要进一步验证其在无引导触觉交互中的适用性。

无引导触觉交互和有引导触觉交互的研究虽然都涉及触觉表面特征，但它们的侧重点有所不同。无引导触觉交互更关注人类在没有外部提示的情况下如何主动与机器人互动，而有引导触觉交互则更注重机器人如何通过特定的触觉特征引导人类的触觉行为。这种差异意味着，研究无引导触觉交互需要特别关注那些能够激发人类自发行为的触觉特征，例如温暖的触感、柔和的材料、吸引人的外观等。然而，目前的研究仍然缺乏对这些特征如何相互作用以及如何共同影响触觉行为的系统分析。

此外，无引导触觉交互的研究往往局限于特定的场景，如儿童与机器人之间的互动或长期的护理机器人应用。这些场景虽然有助于理解触觉行为的某些方面，但它们并不能代表所有可能的无引导触觉交互场景。例如，在灾难救援或医疗干预等场景中，人类可能因环境限制或身体状况而无法接收到明确的指令，因此需要通过触觉表面的物理特性来吸引他们主动与机器人互动。然而，目前的研究并未充分探讨这些场景中触觉表面特征的作用，这表明未来的研究需要扩展到更多样化的应用场景。

在无引导触觉交互的研究中，触觉表面特征的测量方法也存在一定的局限性。大多数研究采用主观性评估或行为观察，而非直接测量触觉行为的触发因素或注意力变化。这使得研究结果难以用于指导实际的设计和开发。例如，一些研究指出，特定的触觉特征（如颜色变化或温度调节）可能影响人类的触觉行为，但并未提供具体的量化指标，因此无法在不同研究之间进行有效的比较和验证。此外，触觉表面特征的测量方法在不同研究中存在较大的差异，缺乏统一的标准，这限制了研究结果的可重复性和可推广性。

为了更好地理解无引导触觉交互，未来的研究需要更加系统地探讨触觉表面特征的触发机制及其与人类行为之间的关系。这包括以下几个方面：首先，应扩大研究对象的范围，涵盖不同年龄、性别和身体状况的人群，以确保研究结果的普适性；其次，应深入研究触觉表面特征如何影响人类的触觉行为，例如通过实验设计来验证不同触觉特征对触觉行为的因果影响；最后，应发展更加标准化的测量方法，以便在不同研究之间进行比较和验证。这些研究方向不仅有助于提升无引导触觉交互的理解，还能够为实际应用提供理论支持和技术指导。

总之，无引导触觉交互是一个重要的研究领域，其在灾难救援、医疗干预等场景中具有显著的应用价值。然而，当前的研究仍然存在诸多不足，包括研究对象的局限性、触觉表面特征的测量方法不统一以及对触觉行为触发机制的探讨不够深入。未来的研究需要从多个方面进行拓展，以更好地理解无引导触觉交互的原理，并为其在实际应用中的设计和优化提供科学依据。