Human-Aware Robot Task Planning: Theory of Mind & Anticipation of Human Decisions and Actions
Planification de Tâches pour un Robot Collaboratif : Théorie de l’Esprit & Anticipation des Décisions et Actions de l’Humain
Résumé
Although human-robot collaboration can be beneficial, most of today's robots work in spaces physically separated from humans, or their capabilities are severely limited in close proximity to humans. This work aims to bridge the gap between robotic capabilities and human expectations, fostering a new era of seamless and intuitive collaboration between humans and robots in shared environments to perform industrial, service, or domestic tasks. More specifically, I propose a study of decision-making in the context of human-robot collaboration, particularly in the areas of task planning and simulating intelligent agents.
My first contribution concerns incorporating models and algorithms of Theory of Mind into the planning process of a human-aware task planner called HATP/EHDA. This addition allows the planner to better estimate the knowledge of the human partner, to better anticipate their behavior, and thus, to better plan the robot's behavior accordingly. This approach anticipates detrimental false human beliefs and enables the robot to proactively account for them without relying on systematic verbal communication.
As part of my second contribution, we propose a step-based concurrent and compliant joint action model. This model captures the human inherent uncontrollability and social cues required for seamless collaboration. Then, we propose a novel task planning approach guided by an abstracted version of this model, producing a robot behavioral policy that consistently conforms to human online decisions and preferences. Moreover, we integrated our joint action model as an execution scheme into an interactive simulator to conduct a user study with actual human participants.
Finally, my last contributions concern simulating intelligent human agents. Such simulated agents endowed with decision-making capabilities can help to test, evaluate, and robustify interactive and collaborative robot systems. We propose a generic architecture to simulate an intelligent agent and present an implemented version for navigation use cases. An additional contribution capable of simulating several navigating agents is also presented.
Bien que la collaboration humain-robot puisse être bénéfique, la plupart des robots actuels travaillent dans des espaces physiquement séparés des humains, où leurs capacités sont sévèrement limitées à proximité des humains. Ce travail vise à combler le fossé entre les capacités robotiques et les attentes humaines, en favorisant une nouvelle ère de collaboration transparente et intuitive entre les humains et les robots dans des environnements partagés pour effectuer des tâches industrielles, de services ou domestiques. Plus précisément, je propose une étude de la prise de décision dans le contexte de la collaboration humain-robot, en particulier dans les domaines de la planification des tâches et de la simulation d'agents intelligents.
Ma première contribution concerne l'incorporation de modèles et d'algorithmes de la Théorie de l'Esprit dans le processus de planification d'un planificateur de tâches appelé HATP/EHDA. Cet ajout permet au planificateur de mieux estimer les connaissances du coéquipier humain, de mieux anticiper son comportement et donc de mieux planifier le comportement du robot en conséquence. Cette approche anticipe les fausses croyances humaines préjudiciables et permet au robot d'en tenir compte de manière proactive sans avoir recours à une communication verbale systématique.
Dans le cadre de ma deuxième contribution, nous proposons un modèle d'action conjointe concurrente et accommodante basé sur des étapes. Ce modèle capture l'incontrôlabilité inhérente à l'être humain et les signaux sociaux nécessaires à une collaboration harmonieuse. Ensuite, nous proposons une nouvelle approche de planification des tâches guidée par une version abstraite de ce modèle, produisant une politique comportementale du robot qui se conforme systématiquement et en temps réel aux décisions et préférences de l'humain. De plus, nous avons intégré notre modèle d'action conjointe en tant que schéma d'exécution dans un simulateur interactif afin de mener une étude d'utilisateur avec des participants humains réels.
Enfin, mes dernières contributions concernent la simulation d'agents humains intelligents. Ces agents simulés, dotés de capacités de prise de décision, peuvent aider à tester, évaluer et renforcer les systèmes robotiques interactifs et collaboratifs. Nous proposons une architecture générique pour simuler un agent intelligent et présentons une version implémentée pour des cas d'utilisation de navigation. Une contribution supplémentaire capable de simuler plusieurs agents mobiles est également présentée.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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