Cognitive human-robot interaction with social maps

Abstract

With the robots tending to accumulate more and more capabilities beyond thelevel of acting in a deterministic fashion, the idea of introducing them intoour every day lives seems to be closer now. Robotics systems and techniquesappeared during the recent years have achieved astonishing potential to perceiveand interpret their surrounding not only as low level features but alsoclose to human understandable concepts. Such advances, in conjunction withthe aspiration to incorporate robots into domestic or public places, led to theflourishing of fields dealing with their response in human presence. Followingthis notion, the field of social mapping was recently introduced in order tomanage the shared space among robots and individuals in an ordinary fashion.Social mapping deals with the problem of human aware robot navigation. Whilethe scope of autonomous navigation is constrained to obstacle avoidance andreaching the goal, the social one aims to navigate by additionally consideringfactors such as human comfort, naturalness and sociability. Such maps operatejointly with the metric ones, thus endowing the robot’s perception aboutthe environment particularly about individuals, their relative placement withrespect to the robot as well as among themselves in the map and provide theopportunity for the prosperity of robot systems that administer the sense offamiliarity towards the users, leading to the broad acceptance of robots in everyday lives. The main scope of this PhD dissertation is the development of preciseand persistent social maps which will allow the operation of robot in humanpopulated environments.

Με τα ρομπότ να συσσωρεύουν όλο και περισσότερες δυνατότητες καθώς και αυτής του να ενεργούν πέρα από κάθε ντετερμινισμό, η ιδέα της εισαγωγής τους στην καθημερινή μας ζωή φαίνεται να είναι πιο κοντά τώρα. Τα ρομποτικά συστήματα και οι τεχνικές που εμφανίστηκαν κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών έχουν αποκτήσει εκπληκτικές δυνατότητες όπως το να αντιλαμβάνονται και να ερμηνεύουν το περιβάλλον τους όχι μόνο μέσα από χαμηλού επιπέδου χαρακτηριστικά, αλλά και με έννοιες κοντά στην ανθρώπινη κατανόηση. Τέτοιου είδους επιτεύγματα, σε συνδυασμό με τη φιλοδοξία τα ρομπότ να ενσωματωθούν σε εσωτερικούς ή δημόσιους χώρους, οδήγησαν στην άνθηση των πεδίων που ασχολούνται με την απόκριση των ρομπότ στην ανθρώπινη παρουσία. Υπό αυτή τη σκεπή, το πεδίο της κοινωνικής χαρτογράφησης εισήχθη πρόσφατα για τη διαχείριση του κοινόχρηστου χώρου μεταξύ ρομπότ και ανθρώπων. Η κοινωνική χαρτογράφηση ασχολείται με το πρόβλημα της πλοήγησης ρομπότ έχοντας επίγνωση της ανθρώπινης παρουσίας. Ενώ το πεδίο εφαρμογής της αυτόνομης πλοήγησης περιορίζεται στην αποφυγή εμποδίων και την επίτευξη του στόχου, η κοινωνική χαρτογράφηση στοχεύει στην περιήγηση του ρομπότ λαμβάνοντας υπόψη επιπλέον παράγοντες όπως την ανθρώπινη άνεση, την φυσικότητα και την κοινωνικότητα. Τέτοιοι χάρτες λειτουργούν από κοινού με τους μετρικούς, ενισχύοντας έτσι την αντίληψη του ρομπότ για το περιβάλλον, ειδικότερα για τα άτομα, τη σχετική τους θέση ως προς το ρομπότ καθώς και μεταξύ τους ενώ παρέχει την ευκαιρία της ανάπτυξης ρομποτικών συστημάτων που παρέχουν την αίσθηση οικειότητας προς τους χρήστες, με αποτέλεσμα την ευρεία αποδοχή των ρομπότ στην καθημερινή ζωή. Ο κύριος σκοπός αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη επακριβών και συνεκτικών κοινωνικών χαρτών που θα επιτρέπουν τη λειτουργία των ρομπότ σε περιβάλλοντα με ανθρώπινη παρουσία.