Equipping robots with the ability to infer human intent is a vital precondition for effective collaboration. Most computational approaches towards this objective employ probabilistic reasoning to recover a distribution of "intent" conditioned on the robot's perceived sensory state. However, these approaches typically assume task-specific notions of human intent (e.g. labelled goals) are known a priori. To overcome this constraint, we propose the Disentangled Sequence Clustering Variational Autoencoder (DiSCVAE), a clustering framework that can be used to learn such a distribution of intent in an unsupervised manner. The DiSCVAE leverages recent advances in unsupervised learning to derive a disentangled latent representation of sequential data, separating time-varying local features from time-invariant global aspects. Though unlike previous frameworks for disentanglement, the proposed variant also infers a discrete variable to form a latent mixture model and enable clustering of global sequence concepts, e.g. intentions from observed human behaviour. To evaluate the DiSCVAE, we first validate its capacity to discover classes from unlabelled sequences using video datasets of bouncing digits and 2D animations. We then report results from a real-world human-robot interaction experiment conducted on a robotic wheelchair. Our findings glean insights into how the inferred discrete variable coincides with human intent and thus serves to improve assistance in collaborative settings, such as shared control.


翻译:能够推断人类意图的机器人设备配置是有效合作的重要先决条件。 实现这一目标的大多数计算方法都采用概率推理,以恢复以机器人感知的感官状态为条件的“意图”分布。 但是,这些方法通常假定一个先验的人类意图(如标签目标)的具体任务概念。 为了克服这一制约,我们建议采用分解序列组合组合变动自动编码(DiscVAE),这是一个可以用来以不受监督的方式学习这种意图分布的分组框架。 DisSCVAE利用未经监督的学习的最新进展来获得连续数据分解的潜在代表性,将时间变化的本地特征与时间变化的全球性方面区分开来。 尽管与以往的分解框架不同, 拟议的变异也将离序列变量理解为形成一种潜伏的混合物模型,并能够将全球序列概念组合起来,例如观察到的人类行为的意图。为了评估DisSCVAE,我们首先验证其能力,然后利用不易变动的模型,从不动动的人类序列中发现一个不动动的人类结果。

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