A real-time human-robot interaction system based on gestures for assistive scenarios

Natural and intuitive human interaction with robotic systems is a key point to develop robots assisting people in an easy and effective way. In this paper, a Human Robot Interaction (HRI) system able to recognize gestures usually employed in human non-verbal communication is introduced, and an in-depth study of its usability is performed. The system deals with dynamic gestures such as waving or nodding which are recognized using a Dynamic Time Warping approach based on gesture specific features computed from depth maps. A static gesture consisting in pointing at an object is also recognized. The pointed location is then estimated in order to detect candidate objects the user may refer to. When the pointed object is unclear for the robot, a disambiguation procedure by means of either a verbal or gestural dialogue is performed. This skill would lead to the robot picking an object in behalf of the user, which could present difficulties to do it by itself. The overall system — which is composed by a NAO and Wifibot robots, a KinectTM v2 sensor and two laptops — is firstly evaluated in a structured lab setup. Then, a broad set of user tests has been completed, which allows to assess correct performance in terms of recognition rates, easiness of use and response times.Postprint (author's final draft

Adapting robot task planning to user preferences: an assistive shoe dressing example

The final publication is available at link.springer.comHealthcare robots will be the next big advance in humans’ domestic welfare, with robots able to assist elderly people and users with disabilities. However, each user has his/her own preferences, needs and abilities. Therefore, robotic assistants will need to adapt to them, behaving accordingly. Towards this goal, we propose a method to perform behavior adaptation to the user preferences, using symbolic task planning. A user model is built from the user’s answers to simple questions with a fuzzy inference system, and it is then integrated into the planning domain. We describe an adaptation method based on both the user satisfaction and the execution outcome, depending on which penalizations are applied to the planner’s rules. We demonstrate the application of the adaptation method in a simple shoe-fitting scenario, with experiments performed in a simulated user environment. The results show quick behavior adaptation, even when the user behavior changes, as well as robustness to wrong inference of the initial user model. Finally, some insights in a non-simulated world shoe-fitting setup are also provided.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Towards safety in physically assistive robots: eating assistance

Safety is one of the base elements to build trust in robots. This paper studies remedies to unavoidable collisions using robotics assistive feeding as an example task. Firstly, we propose an attention mechanism so the user can control the robot using gestures and thus prevent collisions. Secondly, when unwanted contacts are unavoidable we compare two safety strategies: active safety, using a force sensor to monitor maximum allowed forces; and passive safety using compliant controllers. Experimental evaluation shows that the gesture mechanism is effective to control the robot. Also, the impact forces obtained with both methods are similar and thus can be used independently. Additionally, users experimenting on purpose impacts declared that the impact was not harmful.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Transformació urbana a Verona sud i eix cívic

La ciutat de Verona es veu fraccionada i dividida. El que hauria de ser una única ciutat amb diversos centres, són ara diferents ciutats amb un únic centre. Aquest escenari s’ha produït principalment com a resultat del creixement incontrolat del teixit urbà, la sectorització industrial, la implantació de les infraestructures i l’apropiació per part de la Fira dels seus voltants. Aquests factors han portat una desconnexió entre Verona-Città i Verona Sud convertint els eixos principals de comunicació en barreres entre aquestes dues, enlloc d’establir-se com a llaços d’unió. A més a més la ciutat ha crescut donant l’esquena al riu, canals i espais públics potencials com la zona dels Baluards i el parc de l’Adige

Adapting robot behavior to user preferences in assistive scenarios

Aplicat embargament des de la data de defensa fins el 24 de juliol de 2020Robotic assistants have inspired numerous books and science fiction movies. In the real world, these kinds of devices are a growing need in amongst the elderly, who while life continue requiring more assistance. While life expectancy is increasing, life quality is not necessarily doing so. Thus, we may find ourselves and our loved ones being dependent and needing another person to perform the most basic tasks, which has a strong psychological impact. Accordingly, assistive robots may be the definitive tool to give more quality of life by empowering dependent people and extending their independent living. Assisting users to perform daily activities requires adapting to them and their needs, as they might not be able to adapt to the robot. This thesis tackles adaptation and personalization issues through user preferences. We 'focus on physical tasks that involve close contact, as these present interesting challenges, and are of great importance for he user. Therefore, three tasks are mainly used throughout the thesis: assistive feeding, shoe fitting, and jacket dressing. We first describe a framework for robot behavior adaptation that illustrates how robots should be personalized for and by end- users or their assistants. Using this framework, non-technical users determine how !he robot should behave. Then, we define the concept of preference for assistive robotics scenarios and establish a taxonomy, which includes hierarchies and groups of preferences, grounding definitions and concepts. We then show how the preferences in the taxonomy are used with Al planning systems to adapt the robot behavior to the preferences of the user obtained from simple questions. Our algorithms allow for long-term adaptations as well as to cope with misinformed user models. We further integrate the methods with low-level motion primitives that provide a more robust adaptation and behavior while lowering the number of needed actions and demonstrations. Moreover, we perform a deeper analysis in Planning and preferences with the introduction of new algorithms to provide preference suggestions in planning domains. The thesis then concludes with a user study that evaluates the use of the preferences in the three real assistive robotics scenarios. The experiments show a clear understanding of the preferences of users, who were able to assess the impact of their preferences on the behavior of the robot. In summary, we provide tools and algorithms to design the robotic assistants of the future. Assistants that should be able to adapt to the assisted user needs and preferences, just as human assistants do nowadays.Els assistents robòtics han inspirat nombrosos llibres i pel·lícules de ciència-ficció al llarg de la història. Però tornant al món real, aquest tipus de dispositius s'estan tornant una necessitat per a una societat que envelleix a un ritme ràpid i que, per tant, requerirà més i més assistència. Mentre l'esperança de vida augmenta, la qualitat de vida no necessàriament ho fa. Per tant, ens podem trobar a nosaltres mateixos i als nostres estimats en una situació de dependència, necessitant una altra persona per poder fer les tasques més bàsiques, cosa que té un gran impacte psicològic. En conseqüència, els robots assistencials poden ser l'eina definitiva per proporcionar una millor qualitat de vida empoderant els usuaris i allargant la seva capacitat de viure independentment. L'assistència a persones per realitzar tasques diàries requereix adaptar-se a elles i les seves necessitats, donat que aquests usuaris no poden adaptar-se al robot. En aquesta tesi, abordem el problema de l'adaptació i la personalització d'un robot mitjançant preferències de l'usuari. Ens centrem en tasques físiques, que involucren contacte amb la persona, per les seves dificultats i importància per a l'usuari. Per aquest motiu, la tesi utilitzarà principalment tres tasques com a exemple: donar menjar, posar una sabata i vestir una jaqueta. Comencem definint un marc (framework) per a la personalització del comportament del robot que defineix com s'han de personalitzar els robots per usuaris i pels seus assistents. Amb aquest marc, usuaris sense coneixements tècnics són capaços de definir com s'ha de comportar el robot. Posteriorment definim el concepte de preferència per a robots assistencials i establim una taxonomia que inclou jerarquies i grups de preferències, els quals fonamenten les definicions i conceptes. Després mostrem com les preferències de la taxonomia s'utilitzen amb sistemes planificadors amb IA per adaptar el comportament del robot a les preferències de l'usuari, que s'obtenen mitjançant preguntes simples. Els nostres algorismes permeten l'adaptació a llarg termini, així com fer front a models d'usuari mal inferits. Aquests mètodes són integrats amb primitives a baix nivell que proporcionen una adaptació i comportament més robusts a la mateixa vegada que disminueixen el nombre d'accions i demostracions necessàries. També fem una anàlisi més profunda de l'ús de les preferències amb planificadors amb la introducció de nous algorismes per fer suggeriments de preferències en dominis de planificació. La tesi conclou amb un estudi amb usuaris que avalua l'ús de les preferències en les tres tasques assistencials. Els experiments demostren un clar enteniment de les preferències per part dels usuaris, que van ser capaços de discernir quan les seves preferències eren utilitzades. En resum, proporcionem eines i algorismes per dissenyar els assistents robòtics del futur. Uns assistents que haurien de ser capaços d'adaptar-se a les preferències i necessitats de l'usuari que assisteixen, tal com els assistents humans fan avui en dia.Postprint (published version

Adapting robot behavior to user preferences in assistive scenarios

Robotic assistants have inspired numerous books and science fiction movies. In the real world, these kinds of devices are a growing need in amongst the elderly, who while life continue requiring more assistance. While life expectancy is increasing, life quality is not necessarily doing so. Thus, we may find ourselves and our loved ones being dependent and needing another person to perform the most basic tasks, which has a strong psychological impact. Accordingly, assistive robots may be the definitive tool to give more quality of life by empowering dependent people and extending their independent living. Assisting users to perform daily activities requires adapting to them and their needs, as they might not be able to adapt to the robot. This thesis tackles adaptation and personalization issues through user preferences. We 'focus on physical tasks that involve close contact, as these present interesting challenges, and are of great importance for he user. Therefore, three tasks are mainly used throughout the thesis: assistive feeding, shoe fitting, and jacket dressing. We first describe a framework for robot behavior adaptation that illustrates how robots should be personalized for and by end- users or their assistants. Using this framework, non-technical users determine how !he robot should behave. Then, we define the concept of preference for assistive robotics scenarios and establish a taxonomy, which includes hierarchies and groups of preferences, grounding definitions and concepts. We then show how the preferences in the taxonomy are used with Al planning systems to adapt the robot behavior to the preferences of the user obtained from simple questions. Our algorithms allow for long-term adaptations as well as to cope with misinformed user models. We further integrate the methods with low-level motion primitives that provide a more robust adaptation and behavior while lowering the number of needed actions and demonstrations. Moreover, we perform a deeper analysis in Planning and preferences with the introduction of new algorithms to provide preference suggestions in planning domains. The thesis then concludes with a user study that evaluates the use of the preferences in the three real assistive robotics scenarios. The experiments show a clear understanding of the preferences of users, who were able to assess the impact of their preferences on the behavior of the robot. In summary, we provide tools and algorithms to design the robotic assistants of the future. Assistants that should be able to adapt to the assisted user needs and preferences, just as human assistants do nowadays.Els assistents robòtics han inspirat nombrosos llibres i pel·lícules de ciència-ficció al llarg de la història. Però tornant al món real, aquest tipus de dispositius s'estan tornant una necessitat per a una societat que envelleix a un ritme ràpid i que, per tant, requerirà més i més assistència. Mentre l'esperança de vida augmenta, la qualitat de vida no necessàriament ho fa. Per tant, ens podem trobar a nosaltres mateixos i als nostres estimats en una situació de dependència, necessitant una altra persona per poder fer les tasques més bàsiques, cosa que té un gran impacte psicològic. En conseqüència, els robots assistencials poden ser l'eina definitiva per proporcionar una millor qualitat de vida empoderant els usuaris i allargant la seva capacitat de viure independentment. L'assistència a persones per realitzar tasques diàries requereix adaptar-se a elles i les seves necessitats, donat que aquests usuaris no poden adaptar-se al robot. En aquesta tesi, abordem el problema de l'adaptació i la personalització d'un robot mitjançant preferències de l'usuari. Ens centrem en tasques físiques, que involucren contacte amb la persona, per les seves dificultats i importància per a l'usuari. Per aquest motiu, la tesi utilitzarà principalment tres tasques com a exemple: donar menjar, posar una sabata i vestir una jaqueta. Comencem definint un marc (framework) per a la personalització del comportament del robot que defineix com s'han de personalitzar els robots per usuaris i pels seus assistents. Amb aquest marc, usuaris sense coneixements tècnics són capaços de definir com s'ha de comportar el robot. Posteriorment definim el concepte de preferència per a robots assistencials i establim una taxonomia que inclou jerarquies i grups de preferències, els quals fonamenten les definicions i conceptes. Després mostrem com les preferències de la taxonomia s'utilitzen amb sistemes planificadors amb IA per adaptar el comportament del robot a les preferències de l'usuari, que s'obtenen mitjançant preguntes simples. Els nostres algorismes permeten l'adaptació a llarg termini, així com fer front a models d'usuari mal inferits. Aquests mètodes són integrats amb primitives a baix nivell que proporcionen una adaptació i comportament més robusts a la mateixa vegada que disminueixen el nombre d'accions i demostracions necessàries. També fem una anàlisi més profunda de l'ús de les preferències amb planificadors amb la introducció de nous algorismes per fer suggeriments de preferències en dominis de planificació. La tesi conclou amb un estudi amb usuaris que avalua l'ús de les preferències en les tres tasques assistencials. Els experiments demostren un clar enteniment de les preferències per part dels usuaris, que van ser capaços de discernir quan les seves preferències eren utilitzades. En resum, proporcionem eines i algorismes per dissenyar els assistents robòtics del futur. Uns assistents que haurien de ser capaços d'adaptar-se a les preferències i necessitats de l'usuari que assisteixen, tal com els assistents humans fan avui en dia

Maximum Likelihood Approach for Stochastic Volatility Models

Projecte final de Màster Oficial fet en col.laboració amb Universitat de Barcelona. Departament de Física FonamentalEnglish: Volatility is a measure of the amplitude of price return fluctuations. Despite it is one of the most important quantities in finance, volatility is a hidden quantity because it is not directly observable. Here we apply a known maximum likelihood process which assumes that volatility is a time-dependent diffusions coefficient of the random walk of the price return and that it is a Markov process. We use this method using the expOU, the OU and the Heston models which are previously imposed. We find an estimator of the volatility for each model and we observe that it works reasonably well for the three models. Using these estimators, we reach a way of forecasting absolute values of future returns with current volatilities. During all the process, no-correlation is introduced and at the end, we see that volatility has non-zero autocorrelation for hundreds of days and we observe a significant correlation between volatility and price return called leverage effect. We finally apply this methodology to different market indexes and we conclude that its properties are universal

Analysis of Community Structure in a Young Internet Domain

In this work we analyse the community structure of the .cat top level Web domain. The .cat is a relatively young Web domain, opened up for registration in February 2006. It is administered by Fundació puntCat,1 a non-profit organization whose goals are to highlight the Catalan language and culture, but also include promoting its usage and encourage related research. Since early days, Fundació puntCat has been performing monthly crawls of the whole domain. This offers an interesting study case: the possibility of watching in detail the evolution of this domain during a long period of time