Doctoraatsverdediging

Faculty of Engineering Science
Active Sensing For Touch-based Object Localisation
Doctorandus/a PhD student
  Name: Niccolo Tosi
Promotie / Defence
  When: 30.03.2015, 10h00
  Language: English
  Where: aula Arenbergkasteel, 01.07, Kasteelpark Arenberg 1, 3001 Heverlee
 
Promotor / Supervisor
  Prof. dr. ir. Herman Bruyninckx (promotor)
 
Samenvatting van het onderzoek / Summary of Research

Tastgebaseerde lokalisatie bestaat uit het schatten van de positie en oriëntatie van (gedeeltelijk) bekende objecten door middel van fysieke interactie met deze objecten. Een robot gebruikt hiervoor probes zoals tactiele sensoren, krachtsenoren en whisker-probes om zijn omgeving te verkennen.
Active sensing verwijst naar het dubbele probleem van het lokaliseren van voorwerpen -tijdens- het nemen van beslissingen over where-to-sense-next. Dit is een uitdagende taak, aangezien ze vereist dat de robot redeneert in een hypothetische omgeving. In het bijzonder neemt de redeneertijd toe met de initiële onzekerheid over de pose van het object en met de tijdshorizon van de besluitvorming.
Om het besluitvormingsproces, dat optreedt tijdens lokalisatie-operaties te analyseren, stellen we een test voor om de menselijke aanpak voor tastgebaseerde lokalisatietaken te observeren. Er werden hierbij gemeenschappelijke onder de proefpersonen waargenomen, zoals het volgens dezelfde sequentie uitvoeren  van handelingen of het worden aangetrokken door specifieke kenmerken van het object.

Geïnspireerd door de resultaten van de experimenten met proefpersonen, stelt het proefschrift een nieuwe methode voor om lokalisatietoepassingen te beschrijven als coördinatie van verschillende eenvoudigere taken. Hierdoor kan de robot de complexiteit van het probleem reduceren, om zo de redeneersnelheid over where-to-sense-next te verkleinen.

De voorgestelde resultaten verbeteren de stand van de techniek door de robot toe te laten (i) problemen met hoge initiële onzekerheid op te lossen, (ii) objecten met industrieel-relevante complexiteit te lokaliseren, en (iii) het redeneerproces te versnellen redenering met een geformaliseerd en geïmplementeerd configureerbaar handel-redeneeralgoritme.

 


Touch-based localisation is the task of estimating the position and orientation of (partially) known objects through physical interaction. This is done moving the robot to explore the environment using probes such as tactile sensors, force sensors and whiskers.  

Active sensing refers to the double problem of localising objects while making decisions about where-to-sense-next. This represents a challenging task, as it requires the robot to reason in a hypothetical environment. In particular, the reasoning time increases with the initial uncertainty about the pose of the object and with the time horizon of the decision making.

Driven by the need to analyse the decision-making process occurring during localisation operations, we present a test carried out to observe human approach to touch-based localisation tasks. Common behaviour patterns among the subjects were observed, such as following the same sequence of actions and being attracted by specific features of the object.

 

Inspired by the results of the human experiment, a new methodology to describe localisation applications as coordination of simpler tasks is presented. This allows the robot to reduce the complexity of the problem, thus speeding up the reasoning about where-to-sense next.

 

The presented results improve the state of the art by enabling the robot (i) to deal with problems with high initial uncertainty, (ii) to localise objects up to industrial complexity, and (iii) to speed up the reasoning process with a configurable action-selection algorithm that is formalised and implemented.

 
Volledige tekst van het doctoraat / full text
https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/489389

 
Examencommissie / Board of examiners
  Prof. dr. ir. Herman Bruyninckx (promotor)
  Prof. dr. ir. Willy Sansen (voorzitter/chairman)
  De heer Erwin Aertbeliën (secretaris/secretary)
  Prof. dr. Luc De Raedt
  Prof. dr. ir. Joris De Schutter
  Dr. Alain Micaelli , CEA LIST
  Prof. dr. Vincent Padois , Université Pierre et Marie Curie
  Prof. dr. Anders Robertsson , Lund University