The research addresses the issue of humanoid robotics through a design approach aimed at identifying elements of interest in the aesthetic and interactional aspects of such technological products. The scientific objective consists in attempting to define practices and approaches useful for the future design of robots, which can simplify the active inclusion of such figures within society. In fact, the thesis starts from the hypothesis that, given the mechanical and IT difficulties that accompany products of such complexity, one of the reasons behind the constant unfulfilled expectations regarding the presence of robots in everyday life is to be found precisely in the scant attention that has been paid to the design sector and to all those aspects proper to the human-centred approach. The argument is based on a research aimed at introducing what a robot is and where the definition comes from, i.e. the meaning that is currently attributed to the term, through an analysis that is articulated between linguistic aspects and historical evidence of figures that today would be defined as robots. Since the field of research appears to be vast and difficult to define, the thesis intends to focus solely on the category of humanoids, illustrating the reasons why it is believed that the latter may be the protagonists of future systematic use in the everyday lives of users. Even in this category, however, there is some difficulty in defining precise boundaries between the various terminologies used throughout history. For this reason, the dissertation proceeds by means of a novel taxonomy aimed at defining the sub-categories that make up the vast field of humanoid robotics. Having identified the precise limits within which the thesis moves, it proceeds with a state of the art analysis aimed at identifying recurring patterns, good practices, errors or anomalies and, more generally, information of design interest on everything that has been realised from the last century to the most recent years. This compilative part, presented in the form of an appendix, analyses the main humanoid robots made for the market or for research purposes and the main robotic characters in science fiction films, based on the hypothesis that the collective imagination that people have with respect to the field under discussion is defined precisely on the basis of these. Proposals for approaches, best practices and guidelines for the design of human-centred humanoid robots are then presented, defining how good acceptance by the target users can be achieved not so much through a mere search for a pleasing anthropomorphic appearance, but through strict adherence to the methods proper to the project, declined on the subject, and a firm awareness of what the field and the users for whom it is designed are. In other words, humanoid robots should only be realised for those scenarios that really require it and not as part of a present three project experiences carried out during the doctoral course in which an attempt was made to apply what has just been mentioned. In particular, thanks to the Ro.Sa. project, it was possible to study the long-term interaction of weak users with SoftBank's Pepper robot as part of a clinical trial aimed at combating muscle decay in pre-fragile subjects. In the Pos3D project, the participatory design of a humanoid robot was carried out together with users belonging to various categories, within a trade fair context at Maker Faire Rome 2019, succeeding in testing co-design methodologies and collecting data to validate pre-established research hypotheses. Finally, during the SiRobotics project, a service robot was designed starting with the definition of the briefing, passing through the survey with users regarding expectations and needs, carried out thanks to co-design activities, and the collection of further interaction data thanks to online questionnaires, up to the actual design of the product in its aesthetic, interactional and interface aspects. The process was taken care of and followed through to the realisation of a working prototype that was tested with reference users. As a conclusion to what has been said so far, the research analyses the objectives achieved and the answers obtained to the research questions, analysing which hypotheses turned out to be correct and which, on the contrary, were disregarded. However, the concluding chapter provocatively and almost paradoxically presents a number of hypotheses derived from a more-than-human-centred approach, suggesting how the results obtained from the doctoral course could be questioned and refuted in the light of broader ecosystem considerations. The resolution of this controversy can only be pursued through further research aimed at approaching the issue with a critical eye and through an extended approach.

La ricerca affronta la tematica della robotica umanoide mediante un approccio progettuale volto a individuare elementi di interesse negli aspetti estetici e interazionali di tali prodotti tecnologici. L’obiettivo scientifico consiste nel tentare di definire pratiche e approcci utili alla progettazione futura di robot, che possano semplificare il proficuo inserimento attivo di tali figure all’interno della società. Infatti, la tesi parte dall’ipotesi che, valutate le difficoltà meccaniche e informatiche che accompagnano prodotti di tale complessità, una delle motivazioni alla base della costante attesa mai ripagata riguardo alla presenza di robot nella vita quotidiana sia da ricercarsi proprio nella scarsa attenzione che è stata destinata al comparto progettuale e a tutti quegli aspetti propri dell’approccio human-centered. L’argomentazione pone le basi su di una ricerca volta a introdurre che cosa sia un robot e da dove derivi la definizione, ovvero il significato che attualmente viene attribuito al termine, attraverso un’analisi che si articola tra gli aspetti linguistici ed i riscontri storici di figure che oggi verrebbero definite come robot. Poiché il campo di ricerca appare vasto e dai limiti di difficile definizione, la tesi intende concentrarsi unicamente sulla categoria degli umanoidi, illustrando le motivazioni per le quali si ritiene che proprio questi ultimi possano essere protagonisti di un futuro impiego sistematico nella vita quotidiana degli utenti. Anche in tale categoria, tuttavia, esiste una certa difficoltà nella definizione dei confini precisi tra le varie terminologie utilizzate nel corso della storia. Per questo motivo, la dissertazione procede mediante la realizzazione di una tassonomia inedita volta a definire le sottocategorie che concorrono a costituire il vasto ambito della robotica umanoide. Individuati i precisi limiti all’interno dei quali la tesi si muove, si procede con un’analisi dello stato dell’arte volta a individuare schemi ricorrenti, buone pratiche, errori o anomalie e, più in generale, informazioni di interesse progettuale su tutto ciò che è stato realizzato a partire dal secolo scorso fino agli anni più recenti. Tale parte compilativa, presentata sotto forma di appendice, analizza i principali robot umanoidi realizzati per il mercato o per fini di ricerca e i principali personaggi robotici del cinema di fantascienza, sulla base dell’ipotesi che l’immaginario collettivo che le persone hanno rispetto all’ambito trattato sia definito proprio sulla base di questi ultimi. A seguire vengono presentate proposte di approcci, buone pratiche e linee guida per la progettazione di robot umanoidi human-centered, definendo come una buona accettazione da parte degli utenti di riferimento sia ottenibile non tanto grazie a una mera ricerca di un aspetto antropomorfo gradevole, quanto al rigoroso attenersi ai metodi propri del progetto, declinati sul tema, e ad una ferma consapevolezza di quale sia l’ambito e l’utenza per la quale si progetta. In altre parole, bisognerebbe realizzare robot umanoidi solo per quegli scenari che realmente lo richiedono e non come parte di un processo di forzato inserimento della tecnologia nella vita quotidiana. La tesi presenta tre esperienze progettuali svolte nel corso del percorso dottorale in cui si è tentato di applicare quanto appena citato. In particolare, grazie al progetto Ro.Sa. è stato possibile studiare l’interazione a lungo termine di utenti deboli con il robot Pepper di SoftBank, all’interno di una sperimentazione clinica volta a contrastare il decadimento muscolare nei soggetti pre-fragili. Nel progetto Pos3D si è proceduto alla progettazione partecipata di un robot umanoide insieme ad utenti afferenti a varie categorie, all’interno di un contesto fieristico presso la Maker Faire Rome 2019, riuscendo a testare metodologie di co-design e a raccogliere dati volti alla validazione di ipotesi di ricerca prestabilite. Infine, durante il progetto SiRobotics si è progettato un robot assistenziale a partire dalla definizione del briefing, passando per l’indagine con utenti in merito ad aspettative e necessità, svolta grazie ad attività di co-progettazione, e per la raccolta di ulteriori dati sull’interazione grazie a questionari online, fino alla progettazione effettiva del prodotto nei suoi aspetti estetici, interazionali e di interfaccia. Il processo è stato curato e seguito fino alla realizzazione di un prototipo funzionante che è stato testato con utenti di riferimento. A consuntivo di quanto detto fin ora, la ricerca analizza gli obiettivi raggiunti e le risposte ottenute alle domande di ricerca, analizzando quali ipotesi si sono rivelate corrette e quali, al contrario, sono state disattese. Tuttavia, il capitolo conclusivo presenta, con fare provocatorio e in modo quasi paradossale, alcune ipotesi che derivano da un approccio more-than-human-centered, suggerendo come i risultati ottenuti dal percorso dottorale potrebbero essere messi in discussione e confutati alla luce di più ampie considerazioni ecosistemiche. La risoluzione di tale controversia può essere perseguita solo mediante ulteriori ricerche volte ad affrontare la tematica con occhio critico e tramite un approccio esteso.

More than humanoid. Pratiche e strumenti per la progettazione di robot uman*

BURLANDO, FRANCESCO
2022-07-12

Abstract

La ricerca affronta la tematica della robotica umanoide mediante un approccio progettuale volto a individuare elementi di interesse negli aspetti estetici e interazionali di tali prodotti tecnologici. L’obiettivo scientifico consiste nel tentare di definire pratiche e approcci utili alla progettazione futura di robot, che possano semplificare il proficuo inserimento attivo di tali figure all’interno della società. Infatti, la tesi parte dall’ipotesi che, valutate le difficoltà meccaniche e informatiche che accompagnano prodotti di tale complessità, una delle motivazioni alla base della costante attesa mai ripagata riguardo alla presenza di robot nella vita quotidiana sia da ricercarsi proprio nella scarsa attenzione che è stata destinata al comparto progettuale e a tutti quegli aspetti propri dell’approccio human-centered. L’argomentazione pone le basi su di una ricerca volta a introdurre che cosa sia un robot e da dove derivi la definizione, ovvero il significato che attualmente viene attribuito al termine, attraverso un’analisi che si articola tra gli aspetti linguistici ed i riscontri storici di figure che oggi verrebbero definite come robot. Poiché il campo di ricerca appare vasto e dai limiti di difficile definizione, la tesi intende concentrarsi unicamente sulla categoria degli umanoidi, illustrando le motivazioni per le quali si ritiene che proprio questi ultimi possano essere protagonisti di un futuro impiego sistematico nella vita quotidiana degli utenti. Anche in tale categoria, tuttavia, esiste una certa difficoltà nella definizione dei confini precisi tra le varie terminologie utilizzate nel corso della storia. Per questo motivo, la dissertazione procede mediante la realizzazione di una tassonomia inedita volta a definire le sottocategorie che concorrono a costituire il vasto ambito della robotica umanoide. Individuati i precisi limiti all’interno dei quali la tesi si muove, si procede con un’analisi dello stato dell’arte volta a individuare schemi ricorrenti, buone pratiche, errori o anomalie e, più in generale, informazioni di interesse progettuale su tutto ciò che è stato realizzato a partire dal secolo scorso fino agli anni più recenti. Tale parte compilativa, presentata sotto forma di appendice, analizza i principali robot umanoidi realizzati per il mercato o per fini di ricerca e i principali personaggi robotici del cinema di fantascienza, sulla base dell’ipotesi che l’immaginario collettivo che le persone hanno rispetto all’ambito trattato sia definito proprio sulla base di questi ultimi. A seguire vengono presentate proposte di approcci, buone pratiche e linee guida per la progettazione di robot umanoidi human-centered, definendo come una buona accettazione da parte degli utenti di riferimento sia ottenibile non tanto grazie a una mera ricerca di un aspetto antropomorfo gradevole, quanto al rigoroso attenersi ai metodi propri del progetto, declinati sul tema, e ad una ferma consapevolezza di quale sia l’ambito e l’utenza per la quale si progetta. In altre parole, bisognerebbe realizzare robot umanoidi solo per quegli scenari che realmente lo richiedono e non come parte di un processo di forzato inserimento della tecnologia nella vita quotidiana. La tesi presenta tre esperienze progettuali svolte nel corso del percorso dottorale in cui si è tentato di applicare quanto appena citato. In particolare, grazie al progetto Ro.Sa. è stato possibile studiare l’interazione a lungo termine di utenti deboli con il robot Pepper di SoftBank, all’interno di una sperimentazione clinica volta a contrastare il decadimento muscolare nei soggetti pre-fragili. Nel progetto Pos3D si è proceduto alla progettazione partecipata di un robot umanoide insieme ad utenti afferenti a varie categorie, all’interno di un contesto fieristico presso la Maker Faire Rome 2019, riuscendo a testare metodologie di co-design e a raccogliere dati volti alla validazione di ipotesi di ricerca prestabilite. Infine, durante il progetto SiRobotics si è progettato un robot assistenziale a partire dalla definizione del briefing, passando per l’indagine con utenti in merito ad aspettative e necessità, svolta grazie ad attività di co-progettazione, e per la raccolta di ulteriori dati sull’interazione grazie a questionari online, fino alla progettazione effettiva del prodotto nei suoi aspetti estetici, interazionali e di interfaccia. Il processo è stato curato e seguito fino alla realizzazione di un prototipo funzionante che è stato testato con utenti di riferimento. A consuntivo di quanto detto fin ora, la ricerca analizza gli obiettivi raggiunti e le risposte ottenute alle domande di ricerca, analizzando quali ipotesi si sono rivelate corrette e quali, al contrario, sono state disattese. Tuttavia, il capitolo conclusivo presenta, con fare provocatorio e in modo quasi paradossale, alcune ipotesi che derivano da un approccio more-than-human-centered, suggerendo come i risultati ottenuti dal percorso dottorale potrebbero essere messi in discussione e confutati alla luce di più ampie considerazioni ecosistemiche. La risoluzione di tale controversia può essere perseguita solo mediante ulteriori ricerche volte ad affrontare la tematica con occhio critico e tramite un approccio esteso.
The research addresses the issue of humanoid robotics through a design approach aimed at identifying elements of interest in the aesthetic and interactional aspects of such technological products. The scientific objective consists in attempting to define practices and approaches useful for the future design of robots, which can simplify the active inclusion of such figures within society. In fact, the thesis starts from the hypothesis that, given the mechanical and IT difficulties that accompany products of such complexity, one of the reasons behind the constant unfulfilled expectations regarding the presence of robots in everyday life is to be found precisely in the scant attention that has been paid to the design sector and to all those aspects proper to the human-centred approach. The argument is based on a research aimed at introducing what a robot is and where the definition comes from, i.e. the meaning that is currently attributed to the term, through an analysis that is articulated between linguistic aspects and historical evidence of figures that today would be defined as robots. Since the field of research appears to be vast and difficult to define, the thesis intends to focus solely on the category of humanoids, illustrating the reasons why it is believed that the latter may be the protagonists of future systematic use in the everyday lives of users. Even in this category, however, there is some difficulty in defining precise boundaries between the various terminologies used throughout history. For this reason, the dissertation proceeds by means of a novel taxonomy aimed at defining the sub-categories that make up the vast field of humanoid robotics. Having identified the precise limits within which the thesis moves, it proceeds with a state of the art analysis aimed at identifying recurring patterns, good practices, errors or anomalies and, more generally, information of design interest on everything that has been realised from the last century to the most recent years. This compilative part, presented in the form of an appendix, analyses the main humanoid robots made for the market or for research purposes and the main robotic characters in science fiction films, based on the hypothesis that the collective imagination that people have with respect to the field under discussion is defined precisely on the basis of these. Proposals for approaches, best practices and guidelines for the design of human-centred humanoid robots are then presented, defining how good acceptance by the target users can be achieved not so much through a mere search for a pleasing anthropomorphic appearance, but through strict adherence to the methods proper to the project, declined on the subject, and a firm awareness of what the field and the users for whom it is designed are. In other words, humanoid robots should only be realised for those scenarios that really require it and not as part of a present three project experiences carried out during the doctoral course in which an attempt was made to apply what has just been mentioned. In particular, thanks to the Ro.Sa. project, it was possible to study the long-term interaction of weak users with SoftBank's Pepper robot as part of a clinical trial aimed at combating muscle decay in pre-fragile subjects. In the Pos3D project, the participatory design of a humanoid robot was carried out together with users belonging to various categories, within a trade fair context at Maker Faire Rome 2019, succeeding in testing co-design methodologies and collecting data to validate pre-established research hypotheses. Finally, during the SiRobotics project, a service robot was designed starting with the definition of the briefing, passing through the survey with users regarding expectations and needs, carried out thanks to co-design activities, and the collection of further interaction data thanks to online questionnaires, up to the actual design of the product in its aesthetic, interactional and interface aspects. The process was taken care of and followed through to the realisation of a working prototype that was tested with reference users. As a conclusion to what has been said so far, the research analyses the objectives achieved and the answers obtained to the research questions, analysing which hypotheses turned out to be correct and which, on the contrary, were disregarded. However, the concluding chapter provocatively and almost paradoxically presents a number of hypotheses derived from a more-than-human-centred approach, suggesting how the results obtained from the doctoral course could be questioned and refuted in the light of broader ecosystem considerations. The resolution of this controversy can only be pursued through further research aimed at approaching the issue with a critical eye and through an extended approach.
Human-Centered Design; Interaction Design; Humanoid Robotics;
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embargo fino al 11/07/2023

Tipologia: Tesi di dottorato
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