보행자의 지각적 안전을 위한 자율주행 배달 로봇의 커뮤니케이션 특성 분석

Abstract

The rapid growth of the e-commerce industry has intensified the challenges of last-mile delivery, prompting e-commerce companies to innovate using sidewalk autonomous delivery robots (SADRs). In South Korea, SADRs are undergoing pilot operations for food delivery in communities and on campuses, providing convenient services to users. With evolving policies, pedestrians are expected to share more complex public spaces with sidewalk autonomous delivery robots in the future. It is critical to focus on the interaction between the pedestrian and the SADRs. Safety has always been a significant research topic in the field of human-robot interaction (HRI), encompassing both physical and perceived safety. While robot manufacturing companies have made efforts to ensure physical safety for pedestrians, ensuring perceived safety remains a challenge. The confirmation that communication factors of robots, human factors, and environmental factors impact perceived safety led to the purpose of this study. The objective is to elucidate the influence of communication factors of SADRs on the perceived safety of pedestrians and to compare the differences in perceived safety due to the interaction of environmental and human factors. To achieve this goal, the study first reviewed the current status and market trends of SADRs and related research through a literature review. Second, the concept of perceived safety, its influencing factors, measurement tools, and measurement scales were examined. Third, the concept of robot communication, classification, and elements (appearance, body language, digital display, voice, light, motion, and spatial relationships) were reviewed. Based on the derived directions, a field survey of the Neubie robot was conducted. Firstly, data on the types of roads Neubie traversed, its communication factors, and pedestrian interaction behaviors were collected through observation and expert interviews. It was found that pedestrians exhibited more evasive behaviors, particularly at night and on narrow sidewalks. Secondly, interviews were conducted with pedestrians to determine the communication factors of the robot that triggered evasive behaviors and reduced perceptual safety. The identified factors were the human-robot distance, speed, and light color. To verify the impact of human-robot distance, speed, and light color on pedestrian perceived safety, participants were recruited, and experiments were conducted. Firstly, data were collected through experiments and surveys, and the collected data were statistically analyzed. Secondly, after the experiments, participants were interviewed. Perceived safety can vary depending on the human-robot distance. After the interaction, both during the day and at night, there were significant differences in participants' perceptions of perceived safety for robots at different distances. During the day, distances as low as 45 cm did not result in negative ratings of perceived safety, whereas at night, it resulted in participants' negative ratings of perceived safety. Perceived safety can vary depending on the robot speed. During the day, there was no significant difference in participants' perceived safety for robots with different speeds, but at night, there was a significant difference. In particular, participants showed the lowest perceived safety for the robot with a speed of 80 cm/s, followed by a speed of 40 cm/s. Perceived safety can vary depending on the light color. Participants had the best perceived safety for robots with white and yellow lights, while red and green were the worst. Female participants had worse perceived safety than male participants when the light colors were red, green, and blue. In conclusion, this study provides valuable insights into the communication factors affecting the perceived safety of pedestrians interacting with SADRs in various environments. The findings can contribute to the development and improvement of SADR systems to enhance perceived safety and acceptance among pedestrians.|전자 상거래 산업의 급격한 성장으로 배송의 마지막 단계(Last-mile delivery)에서 기업 간 경쟁증가, 인건비상승 및 배달기사 부족 등의 문제가 심화되며 비지니스 환경은 더욱 도전적으로 변화하고 있다. 이에 따라 라스트마일 배송을 담당하는 배달 플랫폼 기업들은 자율주행 배달 로봇(ADRs, autonomous drive robots)을 활용해 배달서비스의 혁신을 시도하고 있다. 보행자와 자율주행 배달 로봇 간 상호작용에 주목해야 한다. 안전은 인간-로봇 상호작용(HRI, Human robot interaction) 분야에서의 중요한 연구 주제로서, 물리적 안전과 지각적 안전을 포함한다. 로봇 제조 기업은 보행자의 물리적 안전을 위해 노력하고 있지만 보행자의 지각적 안전을 어떻게 보장할지는 아직 미지수이다. 로봇의 커뮤니케이션 요소, 인간 요소 및 환경 요소가 지각적 안전에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구의 목적은 자율주행 배달 로봇의 커뮤니케이션 요소가 보행자의 지각적 안전에 미치는 영향을 밝히고, 다양한 환경 요소와 인간 요소에 따른 지각적 안전의 차이를 비교하는 것이다. 위의 목적을 달성하기 위해 첫째, 선행연구를 통해 자율주행 배달 로봇의 현황, 시장 동향과 관련 연구를 고찰했다. 둘째, 지각적 안전의 개념, 영향 요소, 측정 도구, 측정 척도를 고찰했다. 셋째, 로봇의 커뮤니케이션 개념, 분류와 요소(외관, 보디랭귀지, 디지털 디스플레이, 음성, 빛, 운동 및 공간 관계)를 고찰했다. 도출된 연구 방향에 따라 토대로 자율주행 배달 로봇 Neubie의 현장 조사를 실시했다. 첫째, 관찰 및 전문가 인터뷰를 통해 Neubie가 주행한 도로 유형， 커뮤니케이션 요소, 그리고 보행자의 상호작용 행태에 관한 데이터를 수집했다. 보행자의 상호작용 행태에서 발견된 내용에 따르면 보행자는 밤과 좁은 보행로에서 대피 행태가 가장 많이 나타난다. 둘째, 보행자를 대상으로 인터뷰를 실시한 결과 보행자의 대피 행태를 유발하고 지각적 안전을 감소시키는 로봇의 커뮤니케이션 요소는 인간-로봇 거리, 속도 및 조명 색상이다. 인간-로봇 거리, 속도 및 조명 색상이 보행자 지각적 안전에 미치는 영향을 검증하기 위해 참여자를 모집하여 실험을 실시했다. 첫째, 오즈의 마법사 실험（Wizard-of-Oz）과 설문조사를 통해 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 통계적으로 분석했다. 둘째, 실험 후 참여자들을 인터뷰했다. 인간-로봇 거리 실험은 지각적 안전이 인간-로봇 거리에 따라 달라질 수 있음을 보여준다. 상호 작용 후 참여자는 낮과 밤에 관계없이 서로 다른 거리에서 로봇에 대한 지각적 안전에 차이를 보이는 것으로 나타났다. 낮에는 45cm의 거리가 지각적 안전에 대한 부정적인 평가를 초래하지 않는 것으로 나타났고, 밤에는 부정적인 평가를 받는 것으로 나타났다. 로봇 속도 실험은 지각적 안전이 로봇 속도에 따라 달라질 수 있음을 보여준다. 참여자는 낮에 다양한 속도의 로봇에 대한 지각적 안전에는 차이가 없었지만, 밤에는 차이를 보였다. 특히 참여자는 80cm/s 속도의 로봇에 대해 가장 낮은 지각적 안전을 보였는데, 그다음은 40cm/s 속도이다. 조명 색상 실험은 지각적 안전이 조명 색상에 따라 달라질 수 있음을 보여준다. 참여자는 흰색과 노란색 조명의 로봇에 대해서는 가장 높은 지각적 안전을, 빨간색과 녹색에 대해서는 가장 낮은 지각적 안전을 보여줬다. 조명이 빨간색, 녹색, 파란색일 때 여성 참여자는 남성 참여자보다 더 낮은 지각적 안전을 보여줬다. 본 연구의 결과를 통해, 로봇 제조 이업은 인간 로봇 거리, 속도, 그리고 조명 색상을 디자인 및 개선함으로써 로봇이 보행자의 호감을 얻어 보행자에게 사용되도록 유도할 수 있다. 또한, 보행자와 자율자행 배달 로봇 간의 원활한 상호작용은 교통 환경에서의 위협을 줄이고 더 나은 공공 공간을 보행자에게 제공할 수 있다.