Translating Cultural Choreography from Humanoid Forms to Robotic Arm

📄 arXiv: 2511.17603v1 📥 PDF

作者: Chelsea-Xi Chen, Zhe Zhang, Aven-Le Zhou

分类: cs.RO, cs.HC

发布日期: 2025-11-18

💡 一句话要点

提出ROPERA框架，实现六自由度机械臂对昆曲文化动作的语义保真复现

🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)

关键词: 机械臂编舞 文化语义 符号姿态迁移 昆曲 人机协作

📋 核心要点

  1. 现有机械臂编舞通常只复制轨迹，缺乏文化语义，难以表达文化内涵。
  2. ROPERA框架通过符号姿态迁移，将文化编码的姿态转化为机械臂可执行的动作序列，保留语义信息。
  3. 实验表明，ROPERA框架能够使机械臂以预期的时序执行动作，并保证文化可读性。

📝 摘要（中文）

本研究探讨了在六自由度机械臂上，通过与关节空间兼容的符号姿态迁移，能否在保留文化语义的同时，实现跨形态的动作移植。我们提出了ROPERA框架，一个三阶段流程，用于编码文化姿态、组合符号序列以及解码为伺服指令。以昆曲《牡丹亭》选段作为评估材料，流程包括基于语料库的姿态选择、符号评分、直接关节角度执行以及包含光绘和服装色彩的视觉层。结果表明，该方法能够以预期的时序进行可重复的执行，并获得专家和观众对文化可读性的认可。该研究指向了非人类中心主义的文化保护和可移植的创作工作流程。未来的工作将设计受舞蹈启发的过渡曲线，将符号扩展到包含触觉、音乐和空间线索的运动，并测试跨平台的可移植性。

🔬 方法详解

问题定义：现有机械臂编舞主要关注动作轨迹的复现，忽略了动作背后的文化语义。这导致机械臂的舞蹈动作缺乏文化内涵，难以表达特定文化背景下的情感和意义。因此，如何让机械臂在执行舞蹈动作时，能够保留甚至传递文化语义，是一个亟待解决的问题。

核心思路：论文的核心思路是将文化动作进行符号化编码，然后将这些符号化的动作序列映射到机械臂的关节空间。通过这种方式，可以将文化动作的语义信息传递给机械臂，使其能够更好地理解和执行这些动作。同时，这种符号化的表示方法也使得动作可以在不同的机械臂平台上进行移植。

技术框架：ROPERA框架包含三个主要阶段：1) 姿态编码：从文化语料库中选择具有代表性的姿态，并将其编码为符号化的表示。2) 序列组合：根据舞蹈的编排，将这些符号化的姿态组合成动作序列。3) 指令解码：将符号化的动作序列解码为机械臂的伺服指令，控制机械臂的运动。此外，还有一个视觉层，通过光绘和服装色彩来增强动作的视觉效果。

关键创新：该方法最重要的创新点在于将文化动作进行符号化编码，并将其与机械臂的关节空间进行映射。这种方法不仅能够保留文化动作的语义信息，还使得动作可以在不同的机械臂平台上进行移植。此外，该方法还引入了视觉层，通过光绘和服装色彩来增强动作的视觉效果，进一步提升了文化表达的丰富性。

关键设计：在姿态编码阶段，论文采用基于语料库的姿态选择方法，选择具有代表性的姿态。在序列组合阶段，论文采用符号评分方法，评估动作序列的合理性。在指令解码阶段，论文采用直接关节角度执行方法，控制机械臂的运动。视觉层则通过精心设计的光绘和服装色彩，来增强动作的视觉效果。

📊 实验亮点

实验结果表明，ROPERA框架能够使六自由度机械臂以预期的时序执行昆曲《牡丹亭》选段的动作，并且专家和观众对机械臂表演的文化可读性给予了高度评价。这表明该方法能够有效地将文化语义传递给机械臂，并使其能够以一种可理解的方式呈现出来。

🎯 应用场景

该研究成果可应用于文化遗产的数字化保护与传承，例如将传统舞蹈、戏曲等文化形式通过机械臂进行展示和表演，使更多人能够接触和了解这些文化。此外，该技术还可应用于艺术创作领域，例如艺术家可以利用机械臂创作出具有文化内涵的舞蹈作品。未来，该技术有望在教育、娱乐等领域发挥更大的作用。

📄 摘要（原文）

Robotic arm choreography often reproduces trajectories while missing cultural semantics. This study examines whether symbolic posture transfer with joint space compatible notation can preserve semantic fidelity on a six-degree-of-freedom arm and remain portable across morphologies. We implement ROPERA, a three-stage pipeline for encoding culturally codified postures, composing symbolic sequences, and decoding to servo commands. A scene from Kunqu opera, \textit{The Peony Pavilion}, serves as the material for evaluation. The procedure includes corpus-based posture selection, symbolic scoring, direct joint angle execution, and a visual layer with light painting and costume-informed colors. Results indicate reproducible execution with intended timing and cultural legibility reported by experts and audiences. The study points to non-anthropocentric cultural preservation and portable authoring workflows. Future work will design dance-informed transition profiles, extend the notation to locomotion with haptic, musical, and spatial cues, and test portability across platforms.