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Enregistrement W4379409087 · doi:10.1109/tase.2023.3276856

Vision- and Tactile-Based Continuous Multimodal Intention and Attention Recognition for Safer Physical Human–Robot Interaction

2023· article· en· W4379409087 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.
fundUn bailleur canadien est enregistré sur le travail.

Notice bibliographique

RevueIEEE Transactions on Automation Science and Engineering · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueRobot Manipulation and Learning
Établissements canadiensUniversité de Sherbrooke
Organismes subventionnairesFonds de recherche du Québec – Nature et technologiesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésSAFERHuman–robot interactionRobotHuman–computer interactionComputer scienceArtificial intelligenceComputer visionTactile sensor

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Employing skin-like tactile sensors on robots enhances both the safety and usability of collaborative robots by adding the capability to detect human contact. Unfortunately, simple binary tactile sensors alone cannot determine the context of the human contact—whether it is a deliberate interaction or an unintended collision that requires safety manoeuvres. Many published methods classify discrete interactions using more advanced tactile sensors or by analysing joint torques. Instead, we propose to augment the intention recognition capabilities of simple binary tactile sensors by adding a robot-mounted camera for human posture analysis. Different interaction characteristics, including touch location, human pose, and gaze direction, are used to train a supervised machine learning algorithm to classify whether a touch is intentional or not with an F1-score of 86%. We demonstrate that multimodal intention recognition is significantly more accurate than monomodal analyses with the collaborative robot Baxter. Furthermore, our method can also continuously monitor interactions that fluidly change between intentional or unintentional by gauging the user’s attention through gaze. If a user stops paying attention mid-task, the proposed intention and attention recognition algorithm can activate safety features to prevent unsafe interactions. We also employ a feature reduction technique that reduces the number of inputs to five to achieve a more generalized low-dimensional classifier. This simplification both reduces the amount of training data required and improves real-world classification accuracy. It also renders the method potentially agnostic to the robot and touch sensor architectures while achieving a high degree of task adaptability. <italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">Note to Practitioners</i> —Whenever a user interacts physically with a robot, such as in collaborative manufacturing, the robot may respond to unintended touch inputs from the user. This may be through body collisions or that the user is suddenly distracted and is no longer paying attention to what they are doing. We propose an easy-to-implement method to augment safety of physical human-robot collaboration by determining whether the touch from a user is intentional or not through the use of robot-mounted basic touch sensors and computer vision. The algorithm examines the location of the user’s hands relative to the touched sensors in addition to observing where the user is looking. Machine learning is then used to classify in real-time, with an F1-score of 86%, whether a touch is intentional or not such that the robot can react accordingly. The method is particularly applicable in collaborative manufacturing contexts, but can also be applied anywhere where a user physically interacts with a robot. We demonstrate the utility of the method in enhancing safety during human-robot collaboration through a simulated collaborative manufacturing scenario with the robot Baxter, but the method can easily be adapted to other systems.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,487
Score d'incertitude au seuil0,578

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,027
Tête enseignante GPT0,285
Écart entre enseignants0,259 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle