The combination of collaborative robots and end-to-end AI, promises flexible automation of human tasks in factories and warehouses. However, such promise seems a few breakthroughs away. In the meantime, humans and cobots will collaborate helping each other. For these collaborations to be effective and safe, robots need to model, predict and exploit human's intents for responsive decision making processes. Approximate Bayesian Computation (ABC) is an analysis-by-synthesis approach to perform probabilistic predictions upon uncertain quantities. ABC includes priors conveniently, leverages sampling algorithms for inference and is flexible to benefit from complex models, e.g. via simulators. However, ABC is known to be computationally too intensive to run at interactive frame rates required for effective human-robot collaboration tasks. In this paper, we formulate human reaching intent prediction as an ABC problem and describe two key performance innovations which allow computations at interactive rates. Our real-world experiments with a collaborative robot set-up, demonstrate the viability of our proposed approach. Experimental evaluations convey the advantages and value of human intent prediction for packing cooperative tasks. Qualitative results show how anticipating human's reaching intent improves human-robot collaboration without compromising safety. Quantitative task fluency metrics confirm the qualitative claims.


翻译:合作机器人和终端到终端的人工智能相结合,可以灵活地实现工厂和仓库中人类任务的自动化,但是,这种承诺似乎有一些突破。与此同时,人类和cobot人将相互协作,以便相互帮助。为了使这些协作有效和安全,机器人需要模拟、预测和利用人类的意向,以便开展反应迅速的决策进程。Bayesian Computation(ABC)是一个逐个分析的合成方法,以对不确定的数量进行概率预测。ABC包括先入为主,利用抽样算法进行推断,灵活地从复杂的模型(例如模拟器)中受益。然而,众所周知ABC在计算上过于密集,无法按照互动框架率运行有效人类机器人合作任务所需的互动框架率运行。在本文中,我们将人类达到的意向预测作为一个ABC问题,描述两种关键的绩效创新,可以以交互速度进行计算。我们用协作机器人设置的现实世界实验,展示了我们拟议的方法的可行性。实验性评估了人类意愿的优势和价值,没有显示合作性任务的质量要求。

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