On-line adaptive side-by-side human robot companion to approach a moving person to interact

The final publication is available at link.springer.comIn this paper, we present an on-line adaptive side-by-side human-robot companion to approach a moving person to interact with. Our framework makes the pair robot-human capable of overpass, in a joint way, the dynamic and static obstacles of the environment while they reach a moving goal, which is the person who wants to interact with the pair. We have defined a new moving final goal that depends on the environment, the movement of the group and the movement of the interacting person. Moreover, we modified the Extended Social Force model to include this new moving goal. The method has been validated over several situations in simulation. This work is an extension of the On-line adaptive side-by-side human robot companion in dynamic urban environments, IROS2017.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Towards a framework for socially interactive robots

250 p.En las últimas décadas, la investigación en el campo de la robótica social ha crecido considerablemente. El desarrollo de diferentes tipos de robots y sus roles dentro de la sociedad se están expandiendo poco a poco. Los robots dotados de habilidades sociales pretenden ser utilizados para diferentes aplicaciones; por ejemplo, como profesores interactivos y asistentes educativos, para apoyar el manejo de la diabetes en niños, para ayudar a personas mayores con necesidades especiales, como actores interactivos en el teatro o incluso como asistentes en hoteles y centros comerciales.El equipo de investigación RSAIT ha estado trabajando en varias áreas de la robótica, en particular,en arquitecturas de control, exploración y navegación de robots, aprendizaje automático y visión por computador. El trabajo presentado en este trabajo de investigación tiene como objetivo añadir una nueva capa al desarrollo anterior, la capa de interacción humano-robot que se centra en las capacidades sociales que un robot debe mostrar al interactuar con personas, como expresar y percibir emociones, mostrar un alto nivel de diálogo, aprender modelos de otros agentes, establecer y mantener relaciones sociales, usar medios naturales de comunicación (mirada, gestos, etc.),mostrar personalidad y carácter distintivos y aprender competencias sociales.En esta tesis doctoral, tratamos de aportar nuestro grano de arena a las preguntas básicas que surgen cuando pensamos en robots sociales: (1) ¿Cómo nos comunicamos (u operamos) los humanos con los robots sociales?; y (2) ¿Cómo actúan los robots sociales con nosotros? En esa línea, el trabajo se ha desarrollado en dos fases: en la primera, nos hemos centrado en explorar desde un punto de vista práctico varias formas que los humanos utilizan para comunicarse con los robots de una maneranatural. En la segunda además, hemos investigado cómo los robots sociales deben actuar con el usuario.Con respecto a la primera fase, hemos desarrollado tres interfaces de usuario naturales que pretenden hacer que la interacción con los robots sociales sea más natural. Para probar tales interfaces se han desarrollado dos aplicaciones de diferente uso: robots guía y un sistema de controlde robot humanoides con fines de entretenimiento. Trabajar en esas aplicaciones nos ha permitido dotar a nuestros robots con algunas habilidades básicas, como la navegación, la comunicación entre robots y el reconocimiento de voz y las capacidades de comprensión.Por otro lado, en la segunda fase nos hemos centrado en la identificación y el desarrollo de los módulos básicos de comportamiento que este tipo de robots necesitan para ser socialmente creíbles y confiables mientras actúan como agentes sociales. Se ha desarrollado una arquitectura(framework) para robots socialmente interactivos que permite a los robots expresar diferentes tipos de emociones y mostrar un lenguaje corporal natural similar al humano según la tarea a realizar y lascondiciones ambientales.La validación de los diferentes estados de desarrollo de nuestros robots sociales se ha realizado mediante representaciones públicas. La exposición de nuestros robots al público en esas actuaciones se ha convertido en una herramienta esencial para medir cualitativamente la aceptación social de los prototipos que estamos desarrollando. De la misma manera que los robots necesitan un cuerpo físico para interactuar con el entorno y convertirse en inteligentes, los robots sociales necesitan participar socialmente en tareas reales para las que han sido desarrollados, para así poder mejorar su sociabilida

Visual-Inertial first responder localisation in large-scale indoor training environments.

Accurately and reliably determining the position and heading of first responders undertaking training exercises can provide valuable insights into their situational awareness and give a larger context to the decisions made. Measuring first responder movement, however, requires an accurate and portable localisation system. Training exercises of- ten take place in large-scale indoor environments with limited power infrastructure to support localisation. Indoor positioning technologies that use radio or sound waves for localisation require an extensive network of transmitters or receivers to be installed within the environment to ensure reliable coverage. These technologies also need power sources to operate, making their use impractical for this application. Inertial sensors are infrastructure independent, low cost, and low power positioning devices which are attached to the person or object being tracked, but their localisation accuracy deteriorates over long-term tracking due to intrinsic biases and sensor noise. This thesis investigates how inertial sensor tracking can be improved by providing correction from a visual sensor that uses passive infrastructure (fiducial markers) to calculate accurate position and heading values. Even though using a visual sensor increase the accuracy of the localisation system, combining them with inertial sensors is not trivial, especially when mounted on different parts of the human body and going through different motion dynamics. Additionally, visual sensors have higher energy consumption, requiring more batteries to be carried by the first responder. This thesis presents a novel sensor fusion approach by loosely coupling visual and inertial sensors to create a positioning system that accurately localises walking humans in largescale indoor environments. Experimental evaluation of the devised localisation system indicates sub-metre accuracy for a 250m long indoor trajectory. The thesis also proposes two methods to improve the energy efficiency of the localisation system. The first is a distance-based error correction approach which uses distance estimation from the foot-mounted inertial sensor to reduce the number of corrections required from the visual sensor. Results indicate a 70% decrease in energy consumption while maintaining submetre localisation accuracy. The second method is a motion type adaptive error correction approach, which uses the human walking motion type (forward, backward, or sideways) as an input to further optimise the energy efficiency of the localisation system by modulating the operation of the visual sensor. Results of this approach indicate a 25% reduction in the number of corrections required to keep submetre localisation accuracy. Overall, this thesis advances the state of the art by providing a sensor fusion solution for long-term submetre accurate localisation and methods to reduce the energy consumption, making it more practical for use in first responder training exercises

Bertsobot: gizaki-robot arteko komunikazio eta elkarrekintzarako portaerak

216 p.Bertsobot: Robot-Portaerak Gizaki-Robot Arteko Komunikazio eta ElkarrekintzanBertsotan aritzeko gaitasuna erakutsiko duen robot autonomoa garatzeada gure ikerketa-lanaren helburu behinena. Bere egitekoa, bertsoa osatzekoinstrukzioak ahoz jaso, hauek prozesatu eta ahalik eta bertsorik egokienaosatu eta kantatzea litzateke, bertsolarien oholtza gaineko adierazkortasunmaila erakutsiz gorputzarekin. Robot-bertsolariak, gizaki eta roboten artekoelkarrekintza eta komunikazioan aurrera egiteko modua jarri nahi luke, lengoaianaturala erabiliz robot-gizaki arteko bi noranzkoko komunikazioan

Bertsobot: gizaki-robot arteko komunikazio eta elkarrekintzarako portaerak

216 p.Bertsobot: Robot-Portaerak Gizaki-Robot Arteko Komunikazio eta ElkarrekintzanBertsotan aritzeko gaitasuna erakutsiko duen robot autonomoa garatzeada gure ikerketa-lanaren helburu behinena. Bere egitekoa, bertsoa osatzekoinstrukzioak ahoz jaso, hauek prozesatu eta ahalik eta bertsorik egokienaosatu eta kantatzea litzateke, bertsolarien oholtza gaineko adierazkortasunmaila erakutsiz gorputzarekin. Robot-bertsolariak, gizaki eta roboten artekoelkarrekintza eta komunikazioan aurrera egiteko modua jarri nahi luke, lengoaianaturala erabiliz robot-gizaki arteko bi noranzkoko komunikazioan