Exploiting robots for activities in human-shared environments, whether warehouses, shopping centres or hospitals, calls for such robots to understand the underlying physical interactions between nearby agents and objects. In particular, modelling cause-and-effect relations between the latter can help to predict unobserved human behaviours and anticipate the outcome of specific robot interventions. In this paper, we propose an application of causal discovery methods to model human-robot spatial interactions, trying to understand human behaviours from real-world sensor data in two possible scenarios: humans interacting with the environment, and humans interacting with obstacles. New methods and practical solutions are discussed to exploit, for the first time, a state-of-the-art causal discovery algorithm in some challenging human environments, with potential application in many service robotics scenarios. To demonstrate the utility of the causal models obtained from real-world datasets, we present a comparison between causal and non-causal prediction approaches. Our results show that the causal model correctly captures the underlying interactions of the considered scenarios and improves its prediction accuracy.


翻译:利用机器人在人类共享环境中开展活动,无论是仓库、购物中心还是医院,都要求这些机器人了解附近物剂和物体之间的内在物理相互作用,特别是模拟后者之间的因果关系有助于预测未观察到的人类行为并预测特定机器人干预的结果。在本文件中,我们提议采用因果发现方法来模拟人类-机器人空间互动,试图在两种可能情况下从现实世界传感器数据中了解人类行为:人类与环境互动,以及人类与障碍互动。我们讨论了新的方法和实际解决办法,首次在一些富有挑战性的人类环境中利用最先进的因果发现算法,并可能在许多服务机器人情景中应用。为了展示从现实世界数据集获得的因果模型的效用,我们比较了因果和非因果预测方法。我们的结果显示,因果模型正确地捕捉了所考虑的情景的基本相互作用,提高了预测的准确性。

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