In quanto esseri umani, siamo sempre stati affascinati dalla possibilità di creare macchine che non abbiano solo sembianze umane, ma siano anche emotive, sensibili e con capacità comunicative simili a quelle della nostra specie. Questa spinta, questo interesse, combinati con gli enormi progressi avvenuti nell'ambito dei sistemi hardware, della robotica e dell'intelligenza artificiale, hanno portato alla creazione della robotica sociale. Ad oggi, la Social Robotics è sicuramente una delle branche più innovative e attraenti della robotica, nonchè una realtà scientifica eterogenea contaminata da discipline quali le neuroscienze e la psicologia, ma anche dalla filosofia della mente e dallo studio della comunicazione e del linguaggio.
Questa tesi di dottorato presenta la progettazione e lo sviluppo di un sitema cognitivo artificale, bio-ispirato, specificatamente concepito per robot sociali. I requisiti fondamentali per la progettazione di una mente di robot sociale sono stati ricavati da un approfondito studio dello stato dell'arte di sistemi di controllo esistenti e applicati, o sperimentati, da altri istituti di ricerca. Queste nozioni principali sono state incrociate con altre, derivanti dallo studio di teorie neuroscientifiche. Sono stati studiati con particolare interesse quei meccanismi umani che sottostanno alla creazione delle emozioni e fanno sì che queste ultime siano una componente fondamentale per la formazione delle nostre decisioni, i nostri comportamenti e per la creazione di quello che definiamo la nostra coscienza. Il sistema cognitivo che è stato sviluppato sulla base di questi studi è un'architettura di controllo ibrida reattiva/deliberativa dove vengono utilizzati due differenti approcci di programmazione. Un'architettura modulare per controllare umanoidi, robot altamente espressivi e realistici, che grazie a questo sistema acquisiscono la capacità di comprendere, elaborare ed esprimere emozioni, interagendo con interlocutori umani in modo naturale. In particolare, il sistema cognitivo presentato è ispirato alla teoria della mente di Antonio Damasio e al meccanismo dei marcatori somatici da lui descritto. Implementato come sistema esperto basato su motore di regole, il sistema di intelligenza artificiale è capace di creare catene di ragionamento, riprodurre emozioni artificiali e modulare il comportamento del robot, in accordo con l'ambiente sociale in cui si trova immerso. All'interno di questo elaborato, verrà inoltre descritta dettagliatamente l'integrazione del sistema cognitivo in un robot sociale chiamato F.A.C.E. (Facial Automaton for Conveying Emotions), un umanoide altamente realistico dotato di una maschera facciale in materiale bio-ispirato che viene attuata al fine di rappresentare, e trasmettere, emozioni umane. Il robot FACE è stata la piattaforma robotica principale sulla quale sono stati testati i moduli software che compongono il sistema cognitivo. Veranno quindi presentati i risultati di questi esperimenti, la cui maggior parte prevedono delle interazioni reali tra soggetti umani e il robot. Uno speciale rilievo verrà dato all'influenza che hanno le emozioni artificiali sul comportamento del robot, le decisioni che prende, e le opinioni che si generano automaticamente nella sua 'mente'
