Employing skin-like tactile sensors on robots enhances both the safety and usability of collaborative robots by adding the capability to detect human contact. Unfortunately, simple binary tactile sensors alone cannot determine the context of the human contact -- whether it is a deliberate interaction or an unintended collision that requires safety manoeuvres. Many published methods classify discrete interactions using more advanced tactile sensors or by analysing joint torques. Instead, we propose to augment the intention recognition capabilities of simple binary tactile sensors by adding a robot-mounted camera for human posture analysis. Different interaction characteristics, including touch location, human pose, and gaze direction, are used to train a supervised machine learning algorithm to classify whether a touch is intentional or not with an F1-score of 86%. We demonstrate that multimodal intention recognition is significantly more accurate than monomodal analysis with the collaborative robot Baxter. Furthermore, our method can also continuously monitor interactions that fluidly change between intentional or unintentional by gauging the user's attention through gaze. If a user stops paying attention mid-task, the proposed intention and attention recognition algorithm can activate safety features to prevent unsafe interactions. In addition, we employ a feature reduction technique that reduces the amount of training data required and renders the proposed method agnostic to the robot architecture and touch sensor layout.


翻译:在机器人身上使用皮肤类触动传感器,通过增加探测人类接触的能力,提高了协作机器人的安全和可用性。不幸的是,简单的二进制触动传感器本身无法确定人类接触的背景 -- -- 不管是蓄意互动还是非意外碰撞,需要安全操作。许多公布的方法使用更先进的触动传感器或分析联合托盘对离散互动进行分类。相反,我们提议通过增加机器人挂载的相机进行人类姿态分析,提高简单二进制触动传感器的识别能力。不同的互动特征,包括触摸地点、人姿势和视视线方向,被用来培训监督的机器学习算法,以对触动是否有意接触进行分类 -- -- 需要86%的F1-点。我们证明,多式联运意向识别比与协作机器人巴克斯特的单一模式分析要更准确得多。此外,我们的方法还可以通过通过透视测量用户的注意力,不断监测有意或无意之间发生流动变化的相互作用。如果用户停止关注中任务,则使用拟议的意向和注意度算法,拟议的识别度算法可以激活安全性特征,从而防止不安全的图像结构。此外,我们还采用拟议的方法将降低了移动式结构。

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