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ODAS: Open embeddeD Audition System
Artificial audition aims at providing hearing capabilities to machines,
computers and robots. Existing frameworks in robot audition offer interesting
sound source localization, tracking and separation performance, but involve a
significant amount of computations that limit their use on robots with embedded
computing capabilities. This paper presents ODAS, the Open embeddeD Audition
System framework, which includes strategies to reduce the computational load
and perform robot audition tasks on low-cost embedded computing systems. It
presents key features of ODAS, along with cases illustrating its uses in
different robots and artificial audition applications
Système d'audition artificielle embarqué optimisé pour robot mobile muni d'une matrice de microphones
Dans un environnement non contrôlé, un robot doit pouvoir interagir avec les personnes d’une façon autonome. Cette autonomie doit également inclure une interaction grâce à la voix humaine. Lorsque l’interaction s’effectue à une distance de quelques mètres, des phénomènes tels que la réverbération et la présence de bruit ambiant doivent être pris en considération pour effectuer efficacement des tâches comme la reconnaissance de la parole ou de locuteur. En ce sens, le robot doit être en mesure de localiser, suivre et séparer les sources sonores présentes dans son environnement.
L’augmentation récente de la puissance de calcul des processeurs et la diminution de leur consommation énergétique permettent dorénavant d’intégrer ces systèmes d’audition articielle sur des systèmes embarqués en temps réel. L’audition robotique est un domaine relativement jeune qui compte deux principales librairies d’audition artificielle : ManyEars et HARK. Jusqu’à présent, le nombre de microphones se limite généralement à huit, en raison de l’augmentation rapide de charge de calculs lorsque des microphones supplémentaires sont ajoutés. De plus, il est parfois difficile d’utiliser ces librairies avec des robots possédant des géométries variées puisqu’il est nécessaire de les calibrer manuellement.
Cette thèse présente la librairie ODAS qui apporte des solutions à ces difficultés. Afin d’effectuer une localisation et une séparation plus robuste aux matrices de microphones fermées, ODAS introduit un modèle de directivité pour chaque microphone. Une recherche hiérarchique dans l’espace permet également de réduire la quantité de calculs nécessaires. De plus, une mesure de l’incertitude du délai d’arrivée du son est introduite pour ajuster automatiquement plusieurs paramètres et ainsi éviter une calibration manuelle du système.
ODAS propose également un nouveau module de suivi de sources sonores qui emploie des filtres de Kalman plutôt que des filtres particulaires.
Les résultats démontrent que les méthodes proposées réduisent la quantité de fausses détections durant la localisation, améliorent la robustesse du suivi pour des sources sonores multiples et augmentent la qualité de la séparation de 2.7 dB dans le cas d’un formateur de faisceau à variance minimale. La quantité de calculs requis diminue par un facteur allant jusqu’à 4 pour la localisation et jusqu’à 30 pour le suivi par rapport à la librairie ManyEars. Le module de séparation des sources sonores exploite plus efficacement la géométrie de la matrice de microphones, sans qu’il soit nécessaire de mesurer et calibrer manuellement le
système.
Avec les performances observées, la librairie ODAS ouvre aussi la porte à des applications dans le domaine de la détection des drones par le bruit, la localisation de bruits extérieurs pour une navigation plus efficace pour les véhicules autonomes, des assistants main-libre à domicile et l’intégration dans des aides auditives
Autonomous Operation and Human-Robot Interaction on an Indoor Mobile Robot
MARVIN (Mobile Autonomous Robotic Vehicle for Indoor Navigation) was once the flagship of Victoria University’s mobile robotic fleet. However, over the years MARVIN has become obsolete. This thesis continues the the redevelopment of MARVIN, transforming it into a fully autonomous research platform for human-robot interaction (HRI).
MARVIN utilises a Segway RMP, a self balancing mobility platform. This provides agile locomotion, but increases sensor processing complexity due to its dynamic pitch. MARVIN’s existing sensing systems (including a laser rangefinder and ultrasonic sensors) are augmented with tactile sensors and a Microsoft Kinect v2 RGB-D camera for 3D sensing. This allows the detection of the obstacles often found in MARVIN’s unmodified office-like operating environment.
These sensors are processed using novel techniques to account for the Segway’s dynamic pitch. A newly developed navigation stack takes the processed sensor data to facilitate localisation, obstacle detection and motion planning.
MARVIN’s inherited humanoid robotic torso is augmented with a touch screen and voice interface, enabling HRI. MARVIN’s HRI capabilities are demonstrated by implementing it as a robotic guide. This implementation is evaluated through a usability study and found to be successful.
Through evaluations of MARVIN’s locomotion, sensing, localisation and motion planning systems, in addition to the usability study, MARVIN is found to be capable of both autonomous navigation and engaging HRI. These developed features open a diverse range of research directions and HRI tasks that MARVIN can be used to explore
Advanced Knowledge Application in Practice
The integration and interdependency of the world economy leads towards the creation of a global market that offers more opportunities, but is also more complex and competitive than ever before. Therefore widespread research activity is necessary if one is to remain successful on the market. This book is the result of research and development activities from a number of researchers worldwide, covering concrete fields of research
Social work with airports passengers
Social work at the airport is in to offer to passengers social services. The main
methodological position is that people are under stress, which characterized by a
particular set of characteristics in appearance and behavior. In such circumstances
passenger attracts in his actions some attention. Only person whom he trusts can help him
with the documents or psychologically