การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ (human-robot interaction) เป็นศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการทำให้มนุษย์สามารถใช้งานควบคุม ติดต่อสื่อสารกับหุ่นยนต์ที่สร้างขึ้นมาได้อย่างสะดวกและเป็นธรรมชาติ ซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับความรู้ทางด้านวิทยาการหุ่นยนต์ (robotics) ปัจจัยมนุษย์ (human factor) การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ (human-computer interaction) ปัญญาประดิษฐ์ (artificial intelligence) การทำความเข้าใจภาษาธรรมชาติ (natural language understanding) เป็นต้น ซึ่งการผสมผสานความรู้ดังกล่าวทำให้เราสามารถออกแบบระบบการติดต่อสื่อสาร เพื่อควบคุมการใช้งานหุ่นยนต์อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์นั้นได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง นับตั้งแต่ระยะแรกที่หุ่นยนต์เริ่มมีบทบาทในโรงงานอุตสาหกรรม เช่น โรงงานผลิตรถยนต์ โดยงานของหุ่นยนต์จะเน้นการหยิบจับ วางหรือประกอบชิ้นงานเป็นหลัก ดังนั้นเพื่อความสะดวกในการควบคุมหุ่นยนต์ จึงมีการคิดค้นอุปกรณ์สอนและบันทึกค่าตำแหน่งของปลายแขนหุ่นยนต์ซึ่งเรียกว่าแป้นการสอนตำแหน่ง (teach pendant) โดยผู้ใช้สามารถป้อนเป็นค่าตัวเลขของตำแหน่งหรือควบคุมการเคลื่อนที่ของแต่ละข้อต่อผ่านปุ่มบนแป้นควบคุม จนปลายแขนถึงตำแหน่งที่ต้องการแล้วสั่งบันทึกค่ามุมของแต่ละข้อต่อนั้นไว้ หลังจากนั้นเราสามารถสั่งการให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่เคยสอนและบันทึกไว้ได้ การควบคุมประเภทนี้เหมาะกับการใช้งานประเภทหยิบแล้ววาง (pick-and-place task)

นอกจากหุ่นยนต์ที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม ที่ทำหน้าที่ทุ่นแรงในการหยิบจับ เชื่อม ตัด พ่นสีและประกอบชิ้นส่วนแล้ว ยังมีการพัฒนาหุ่นยนต์ให้สามารถทำงานในหลากหลายด้านมากยิ่งขึ้นเช่น หุ่นยนต์สำรวจและกู้ภัย หุ่นยนต์ใช้ในทางทหาร หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา หุ่นยนต์ใช้ในการแพทย์ รวมทั้งหุ่นยนต์บริการทั้งในสำนักงานและบ้าน หุ่นยนต์ได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตมนุษย์มากขึ้น จึงมีการวิจัย พัฒนาและสร้างเครื่องมือและวิธีการในการควบคุม ติดต่อสื่อสารกับหุ่นยนต์ให้ได้มีความสะดวกและเป็นธรรมชาติมากขึ้น ต่อมาได้มีการพัฒนาก้านควบคุม (joystick) ซึ่งทำให้ผู้ใช้งานสามารถควบคุมหุ่นยนต์โดยเฉพาะหุ่นยนต์แบบเคลื่อนที่ได้สะดวกขึ้นโดยสามารถใช้ร่วมกับปุ่ม เพื่อส่งคำสั่งการเคลื่อนที่ไปยังหุ่นยนต์

ท่าทางต่างๆ เช่น ภาษามือ (sign language) ก็สามารถนำมาใช้สั่งการณ์หุ่นยนต์ได้เช่นกัน โดยผู้ใช้จะสวมถุงมือป้อนข้อมูล (data gloves) โดยระบบจะตรวจสอบรูปแบบการยืด งอของข้อมือและนิ้วมือ แล้วนำไปเปรียบเทียบกับรูปแบบที่เคยบันทึกหรือจดจำไว้

การควบคุมหุ่นยนต์ระยะไกล (teleoperation) ผู้ควบคุมนอกจากจะดูผลการควบคุมผ่านจอแสดงผลแล้ว ผู้ควบคุมยังสามารถสวมอุปกรณ์แสดงผลแบบสวมศรีษะ (head-mounted display) ได้ โดยภาพจะแสดงบนจอภาพขนาดเล็กจำนวน 2 จอสำหรับตาทั้งสองข้าง ซึ่งบางรุ่นสามารถแสดงภาพแบบ 3 มิติเพื่อให้ได้ข้อมูลระยะลึกใกล้/ไกลของวัตถุต่างๆภายในภาพ และบางรุ่นสามารถส่งเสียงแบบ 3 มิติผ่านทางหูฟังด้วย

นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ตรวจจับการหมุนศีรษะ (head tracker) ของผู้ควบคุม ภาพจะถูกแสดงให้สอดคล้องกับการหมุนศีรษะของผู้ควบคุม ทำให้ผู้ควบคุมสามารถติดต่อและควบคุมหุ่นยนต์ได้อย่างสะดวกและเป็นธรรมชาติ

หุ่นยนต์บางตัวได้รับการพัฒนาให้จดจำหน้าตา (face recognition) และท่าทาง (gesture recognition) ของผู้ใช้ได้ โดยอาศัยเทคโนโลยีการมองเห็นของหุ่นยนต์ (robot vision) ซึ่งใช้กล้องเป็นตัวรับภาพ เพื่อแยกแยะรูปแบบใบหน้าและท่าทางของผู้ใช้ โดยการอาศัยความรู้เรื่องระบบภาพ (vision system) และการประมวลผลภาพในคอมพิวเตอร์(image processing)

 

บางระบบผู้ใช้สามารถใช้เสียงในการสั่งงานหุ่นยนต์ผ่านการรู้จำเสียง (speech recognition) โดยหุ่นยนต์จะโต้ตอบกับผู้ใช้ผ่านทางท่าทาง หน้าจอ และ/หรือ เสียงสังเคราะห์ (synthesized sound) ผ่านทางลำโพง

สำหรับคนชราหรือผู้พิการที่ไม่สามารถพึ่งตัวเองได้นั้นสามารถใช้สัญญาณทางชีวภาพ (biological signal) ของร่างกาย เช่น การกรอกตาไป-มา กล้ามเนื้อ หรือสมองมาใช้ควบคุมหุ่นยนต์ได้เช่นกัน

นอกจากการป้อนข้อมูลคำสั่งผ่านอุปกรณ์แล้ว การรับผลการทำงานของหุ่นยนต์ก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน ที่จะทำให้การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์และหุ่นยนต์เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่นการมองท่าทางของหุ่นยนต์โดยตรงหรือผ่านจอแสดงผล การรับเสียงการทำงานหรือเสียงพูดที่เกิดจากการใช้คอมพิวเตอร์สังเคราะห์ขึ้น รวมทั้งการรับแรงป้อนกลับ (force feedback) ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการควบคุมหุ่นยนต์ระยะไกล เนื่องจากผู้ใช้สามารถรับรู้แรงที่วัดได้จากตัวตรวจจับแรงที่ติดตั้งไว้ที่ตัวหุ่นยนต์หรือปลายแขนหุ่นยนต์ ซึ่งจะถูกนำมาประมวลผลและส่งต่อมายังอุปกรณ์แสดงผลแรงเช่นก้านควบคุมที่มีแรงป้อนกลับ หรือชุดแสดงผลแรงป้อนกลับแบบสวม (exoskeleton devices)

 

จะเห็นได้ว่าการติดต่อสื่อสารกับหุ่นยนต์ เป็นศาสตร์ที่มีความจำเป็นอย่างมากในการสั่งงานและควบคุมหุ่นยนต์ ซึ่งมีตั้งแต่การติดต่อสื่อสารระดับพื้นฐาน เช่น การบังคับผ่านคันบังคับ หรือการพูดคุยโต้ตอบกับหุ่นยนต์ การแสดงผลในรูปแบบต่างๆ เช่น ภาพ เสียง และแรงที่ส่งกลับมาของหุ่นยนต์นั้น ทำให้การควบคุมหุ่นยนต์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ในอนาคตหุ่นยนต์จะก้าวเข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของมนุษย์มากขึ้น การควบคุมหุ่นยนต์ให้ทำตามคำสั่งด้วยอุปกรณ์ควบคุมต่างๆ อาจไม่เพียงพอ หุ่นยนต์จึงต้องมีความฉลาด สามารถตัดสินใจจากฐานความรู้ ความสัมพันธ์ของข้อมูลต่างๆที่มีอยู่ รวมถึงการเรียนรู้ข้อมูลใหม่ๆ แล้วนำมาตัดสินใจได้เอง จนเรียกว่าหุ่นยนต์มีปัญญาประดิษฐ์ (artificial intelligence) ซึ่งต้องใช้ความรู้ทางด้านคอมพิวเตอร์ขั้นสูงอย่างมากในการพัฒนา