A Survey of Tactile Human-Robot Interactions

Robots come into physical contact with humans in both experimental and operational settings. Many potential factors motivate the detection of human contact, ranging from safe robot operation around humans, to robot behaviors that depend on human guidance. This article presents a review of current research within the field of Tactile Human–Robot Interactions (Tactile HRI), where physical contact from a human is detected by a robot during the execution or development of robot behaviors. Approaches are presented from two viewpoints: the types of physical interactions that occur between the human and robot, and the types of sensors used to detect these interactions. We contribute a structure for the categorization of Tactile HRI research within each viewpoint. Tactile sensing techniques are grouped into three categories, according to what covers the sensors: (i) a hard shell, (ii) a flexible substrate or (iii) no covering. Three categories of physical HRI likewise are identified, consisting of contact that (i) interferes with robot behavior execution, (ii) contributes to behavior execution and (iii) contributes to behavior development. We populate each category with the current literature, and furthermore identify the state-of-the-art within categories and promising areas for future research

Vjerojatnosni model robotskoga djelovanja u fizičkoj interakciji s čovjekom

U doktorskom radu razvijen je vjerojatnosni model pomoću kojeg robot donosi odluke o svojem djelovanju putem fizičke interakcije s čovjekom. Klasifikacijom taktilnih podražaja na temelju kapacitivnog senzora, sile i prostornog položaja razaznaju se elementi i smisao interakcije. Kako bi model imao određenu autonomiju i mogućnost kretanja kroz prostor u sklopu istraživanja obrađen je problem prostornog kretanja. U sklopu istraživanja definirana je višekriterijska interpretacija radnog prostora u kojoj postoji distinkcija između objekata u okolini, čovjeka, ciljeva, samog robota te putanja robota. Model interakcije je oblikovan kao slijed radnji koje robot izvršava što u konačnici rezultira robotskim djelovanjem. Definiranje varijabli vjerojatnosti modela proizlazi iz interakcije s čovjekom. Naučeni obrasci predstavljaju dugoročno znanje na temelju kojih se oblikuje robotsko djelovanje u skladu s trenutnim stanjem okoline. Vremenskim razlikovanjem bližim događajima pridaje se značajno veći faktor utjecaja, a onim udaljenijim u prošlost mnogo manji. U laboratorijskim uvjetima provedeni su pokusi na realnom sustavu koji čine robotska ruka s integriranim senzorima momenata i upravljačkom jedinicom, računalo, kao i „umjetna koža“ koja posjeduje mogućnost razlučivanja ljudskog dodira i neposredne blizine prvenstveno biološkog materijala. Eksperimentima su utvrđena ograničenja primjene autonomnog djelovanja robota