The field of Human-Robot Collaboration (HRC) has seen a considerable amount of progress in recent years. Thanks in part to advances in control and perception algorithms, robots have started to work in increasingly unstructured environments, where they operate side by side with humans to achieve shared tasks. However, little progress has been made toward the development of systems that are truly effective in supporting the human, proactive in their collaboration, and that can autonomously take care of part of the task. In this work, we present a collaborative system capable of assisting a human worker despite limited manipulation capabilities, incomplete model of the task, and partial observability of the environment. Our framework leverages information from a high-level, hierarchical model that is shared between the human and robot and that enables transparent synchronization between the peers and mutual understanding of each other's plan. More precisely, we firstly derive a partially observable Markov model from the high-level task representation; we then use an online Monte-Carlo solver to compute a short-horizon robot-executable plan. The resulting policy is capable of interactive replanning on-the-fly, dynamic error recovery, and identification of hidden user preferences. We demonstrate that the system is capable of robustly providing support to the human in a realistic furniture construction task.


翻译:近年来,人类机器人协作(HRC)领域取得了相当大的进展。部分由于控制和感知算法的进步,机器人开始在日益不结构化的环境中工作,他们与人类并肩工作,以完成共同的任务。然而,在开发真正有效支持人类的系统方面进展甚微,这些系统在合作方面是积极主动的,能够自主地处理部分任务。在这项工作中,我们提出了一个能够帮助人类工人的合作系统,尽管操作能力有限,任务模型不完整,而且对环境有部分的可耐性。我们的框架利用了高层次、等级模型的信息,该模型在人类和机器人之间共享,使同行之间能够透明地同步,相互了解对方的计划。更准确地说,我们首先从高层任务代表处获得一个部分可观测的马尔科夫模式;我们随后使用一个在线蒙特-卡洛解答器来模拟一个短视的机器人操作计划。由此形成的政策能够交互地重新规划飞行、动态错误、动态错误、高超常能的用户选择的系统,我们展示了一种可隐藏的用户偏好的方法。

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