Loading...

Design and implementation of a Machine-Learning-Based Context-Aware System for Adaptive Social Robots’ Proxemics

Razavi, Soroush | 2023

70 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 56224 (08)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Mechanical Engineering
  6. Advisor(s): Taheri، Alireza; Meghdari, Ali
  7. Abstract:
  8. In recent years, social robots have used simple and complicated context-aware systems to provide better services for users. The navigation module is one of the most important modules in which a context-aware system can be used; Where a social robot can change the way it navigates with respect to the context that the users are experiencing in a manner that fits the cultural background of the users. This kind of navigation helps the robot to keep its users safe both psychologically and physically. In this research, we present a context-aware navigation method that changes its proxemics due to the group context the users are experiencing. This research consists of three main parts: first, a deep-learning-based model to recognize group activity is implemented, tested, and validated. Afterward, a cost map-based human-aware navigation method is utilized with the model to design the context-aware system. this end, we have proposed appropriate cost functions for group activities and augmented the navigation method. In the third part of the research, the proposed architecture is implemented using ROS and this implementation in various simulated and real-world scenarios to assess the performance of the navigation method. Analyzing the results of these tests show that even though the robot goes through paths that are 29 percent longer and consumes more energy using the context-aware navigation method, in all of the scenarios, the proposed method shows superior performance in keeping the appropriate proxemics and navigating in a social manner. In the end, the pros and cons of this research are explained while presenting ideas for pursuing the research line
  9. Keywords:
  10. Context Awarness ; Social Robotics ; Socially-Aware Navigation ; Group Activity Recognition ; Machine Learning

 Digital Object List

 Bookmark

  • c224e7a4-f3ab-4788-b123-baafc649cf37.pdf
    • مقدمه
      • اهمیت موضوع
      • اهداف پژوهش
      • ساختار پایان‌نامه
    • مفاهیم اولیه
      • مقدمه
      • رباتیک اجتماعی
        • تعریف و کاربردها
        • ملاحظات طراحی و توسعه ربات‌های اجتماعی
        • تعامل انسان و ربات
        • سیستم آگاه از شرایط
        • پارامترهای نزدیکی به انسان
      • مسیریابی ربات
        • انواع ساختار حرکتی ربات‌های چرخ‌دار
      • بینایی ربات
        • تشخیص کاربر مبتنی بر شبکه‌های عمیق
        • حسگرهای رایج و مورداستفاده
    • کارهای پیشین
      • مقدمه
      • سیستم‌های آگاه از شرایط در کاربردهای رباتیکی
      • مجموعه دادگان و روش‌های تشخیص فعالیت جمع‌های انسانی
        • مجموعه دادگان مرتبط با فعالیت‌های جمعی انسانی
        • جمع‌بندی مجموعه دادگان مورد استفاده
      • بررسی مدل‌های مبتنی بر یادگیری ماشین برای تشخیص فعالیت‌های جمعی انسانی
        • ادبیات مرتبط
        • جمع‌بندی روش‌های تشخیص فعالیت‌های جمعی انسانی
      • مسیریابی آگاه از اجتماع ربات
        • مسیریابی در فضای باز
        • مسیریابی در فضای بسته
        • جمع‌بندی روش‌های مسیریابی آگاه از انسان (آگاه از اجتماع)
    • روش اجرای پژوهش
      • مقدمه
      • طرح کلی پژوهش
      • فرآیند توسعه نرم‌افزاری سیستم آگاه از شرایط
        • پیاده‌سازی روش تشخیص فعالیت جمعی
        • پیاده‌سازی روش مسیریابی آگاه از اجتماع ربات
        • پیاده‌سازی بستر شبیه‌سازی و آزمون
      • فرآیند پیاده‌سازی بر روی ربات
        • بررسی ربات آرش ۲
        • مشخصات نرم‌افزاری
      • ارتباط قسمت‌های مختلف سیستم آگاه از شرایط
      • فرآیند آزمون و ارزیابی
    • نتایج
      • مقدمه
      • نتایج شبیه‌سازی
        • نتایج مدل‌های تشخیص فعالیت جمعی
        • نتایج شبیه‌سازی مسیریابی آگاه از شرایط
        • مسیریابی در فضای بسته
        • بررسی کمی
      • پیاده‌سازی بر روی ربات
    • نتیجه‌گیری و پیشنهادها
      • مقدمه
      • نتیجه‌گیری
      • نوآوری‌ها
      • محدودیت‌ها و پیشنهاد‌ها برای پژوهش‌های آینده
    • مراجع
  • 8b133cf3-a69c-4227-b2ed-aeb53cd32253.pdf
    • c224e7a4-f3ab-4788-b123-baafc649cf37.pdf
      • مقدمه
        • اهمیت موضوع
        • اهداف پژوهش
        • ساختار پایان‌نامه
      • مفاهیم اولیه
        • مقدمه
        • رباتیک اجتماعی
          • تعریف و کاربردها
          • ملاحظات طراحی و توسعه ربات‌های اجتماعی
          • تعامل انسان و ربات
          • سیستم آگاه از شرایط
          • پارامترهای نزدیکی به انسان
        • مسیریابی ربات
          • انواع ساختار حرکتی ربات‌های چرخ‌دار
        • بینایی ربات
          • تشخیص کاربر مبتنی بر شبکه‌های عمیق
          • حسگرهای رایج و مورداستفاده
      • کارهای پیشین
        • مقدمه
        • سیستم‌های آگاه از شرایط در کاربردهای رباتیکی
        • مجموعه دادگان و روش‌های تشخیص فعالیت جمع‌های انسانی
          • مجموعه دادگان مرتبط با فعالیت‌های جمعی انسانی
          • جمع‌بندی مجموعه دادگان مورد استفاده
        • بررسی مدل‌های مبتنی بر یادگیری ماشین برای تشخیص فعالیت‌های جمعی انسانی
          • ادبیات مرتبط
          • جمع‌بندی روش‌های تشخیص فعالیت‌های جمعی انسانی
        • مسیریابی آگاه از اجتماع ربات
          • مسیریابی در فضای باز
          • مسیریابی در فضای بسته
          • جمع‌بندی روش‌های مسیریابی آگاه از انسان (آگاه از اجتماع)
      • روش اجرای پژوهش
        • مقدمه
        • طرح کلی پژوهش
        • فرآیند توسعه نرم‌افزاری سیستم آگاه از شرایط
          • پیاده‌سازی روش تشخیص فعالیت جمعی
          • پیاده‌سازی روش مسیریابی آگاه از اجتماع ربات
          • پیاده‌سازی بستر شبیه‌سازی و آزمون
        • فرآیند پیاده‌سازی بر روی ربات
          • بررسی ربات آرش ۲
          • مشخصات نرم‌افزاری
        • ارتباط قسمت‌های مختلف سیستم آگاه از شرایط
        • فرآیند آزمون و ارزیابی
      • نتایج
        • مقدمه
        • نتایج شبیه‌سازی
          • نتایج مدل‌های تشخیص فعالیت جمعی
          • نتایج شبیه‌سازی مسیریابی آگاه از شرایط
          • مسیریابی در فضای بسته
          • بررسی کمی
        • پیاده‌سازی بر روی ربات
      • نتیجه‌گیری و پیشنهادها
        • مقدمه
        • نتیجه‌گیری
        • نوآوری‌ها
        • محدودیت‌ها و پیشنهاد‌ها برای پژوهش‌های آینده
      • مراجع
  • 8b133cf3-a69c-4227-b2ed-aeb53cd32253.pdf
    • c224e7a4-f3ab-4788-b123-baafc649cf37.pdf
      • مقدمه
        • اهمیت موضوع
        • اهداف پژوهش
        • ساختار پایان‌نامه
      • مفاهیم اولیه
        • مقدمه
        • رباتیک اجتماعی
          • تعریف و کاربردها
          • ملاحظات طراحی و توسعه ربات‌های اجتماعی
          • تعامل انسان و ربات
          • سیستم آگاه از شرایط
          • پارامترهای نزدیکی به انسان
        • مسیریابی ربات
          • انواع ساختار حرکتی ربات‌های چرخ‌دار
        • بینایی ربات
          • تشخیص کاربر مبتنی بر شبکه‌های عمیق
          • حسگرهای رایج و مورداستفاده
      • کارهای پیشین
        • مقدمه
        • سیستم‌های آگاه از شرایط در کاربردهای رباتیکی
        • مجموعه دادگان و روش‌های تشخیص فعالیت جمع‌های انسانی
          • مجموعه دادگان مرتبط با فعالیت‌های جمعی انسانی
          • جمع‌بندی مجموعه دادگان مورد استفاده
        • بررسی مدل‌های مبتنی بر یادگیری ماشین برای تشخیص فعالیت‌های جمعی انسانی
          • ادبیات مرتبط
          • جمع‌بندی روش‌های تشخیص فعالیت‌های جمعی انسانی
        • مسیریابی آگاه از اجتماع ربات
          • مسیریابی در فضای باز
          • مسیریابی در فضای بسته
          • جمع‌بندی روش‌های مسیریابی آگاه از انسان (آگاه از اجتماع)
      • روش اجرای پژوهش
        • مقدمه
        • طرح کلی پژوهش
        • فرآیند توسعه نرم‌افزاری سیستم آگاه از شرایط
          • پیاده‌سازی روش تشخیص فعالیت جمعی
          • پیاده‌سازی روش مسیریابی آگاه از اجتماع ربات
          • پیاده‌سازی بستر شبیه‌سازی و آزمون
        • فرآیند پیاده‌سازی بر روی ربات
          • بررسی ربات آرش ۲
          • مشخصات نرم‌افزاری
        • ارتباط قسمت‌های مختلف سیستم آگاه از شرایط
        • فرآیند آزمون و ارزیابی
      • نتایج
        • مقدمه
        • نتایج شبیه‌سازی
          • نتایج مدل‌های تشخیص فعالیت جمعی
          • نتایج شبیه‌سازی مسیریابی آگاه از شرایط
          • مسیریابی در فضای بسته
          • بررسی کمی
        • پیاده‌سازی بر روی ربات
      • نتیجه‌گیری و پیشنهادها
        • مقدمه
        • نتیجه‌گیری
        • نوآوری‌ها
        • محدودیت‌ها و پیشنهاد‌ها برای پژوهش‌های آینده
      • مراجع
...see more