Estrutura de padrões de interação humano-robô para aplicações autônomas e inteligentes

Abstract

A crescente presença do robô na sociedade faz com que os robôs atuem não apenas no meio industrial, mas também no cotidiano das pessoas em ambientes públicos e domésticos, fazendo com que haja grande proximidade do robô com humanos em suas tarefas. A área de estudo de Interação Humano-Robô (IHR) torna-se fundamental para entender o comportamento do robô em cenários que envolvam a interação humana, a fim de estabelecer um comunicação de forma eficaz e segura. Diversos padrões de IHR estão sendo identificados com base nas tarefas do robô em meio a presença humana. O objetivo desta pesquisa é propor uma estrutura de padrões de IHR que promove um formato consistente aos padrões da área e auxilia no modo como eles são reportados. A estrutura proposta possibilita a criação e publicação dos padrões em um formato padronizado para auxiliar em sua melhor organização, prover uma melhor forma de referenciá-los, facilitar sua leitura e identificação e permitir o compartilhamento de informações. Além da estrutura de padrões, este trabalho busca criar um sistema de repositório de padrões que permita a busca, inserção, manutenção e avaliação dos padrões encontrados nesta área de estudo, permitindo que eles sejam mais acessíveis pela comunidade de IHR e proporcionando um ambiente colaborativo para que pessoas possam contribuir com a inclusão de novos padrões, manutenção dos existentes, fornecer feedback da sua aplicabilidade e sugerir novas soluções. Além disso, a estrutura de padrões de IHR foi desenvolvida pensando em seu uso por aplicações autônomas e inteligentes, incorporando elementos que axiliem no consumo dos padrões por outros sistemas. Assim, como objetivo secundários, esta pesquisa faz uma reflexão do Raciocínio Baseado em Casos (RBC) junto a estrutura, uma vez que o estudo de RBC forneceu uma visão geral de possíveis aplicações autônomas baseadas em casos e auxiliou na definição dos requisitos da estrutura proposta.

The increased presence of the robot in the society has been making robots operate not only in industrial environment but also in the daily lives of people, in public and domestic environments, causing more proximity of the robot with the humans. The field of Human-Robot Interaction (HRI) become fundamental to study the robots behaviors in scenarios that involve humans, providing the best practices and solutions that allows to establish an effective and secure communication. HRI patterns are being published based on robots tasks with humans presence. This research proposes a HRI pattern structure that accommodates interface and interaction patterns, and promotes a consistent format for the HRI pattern, helping in the way they are being reported. The structure proposed allows the creation and publication of patterns in a standardized format in order to provide a better organization of patterns, allow them to be referenced in an easier way, facilitate their reading and identification, and enable the information sharing. This research also seeks to build a pattern repository system to allow the search, insertion, maintenance and evaluation of pattern found in HRI. The repository allows the patterns to be more accessible by the HRI community and it provides a collaborative environment for people who focus in this field of study to add new patterns, maintain existing ones, provide feedback its usage and suggest new solutions. Besides that, the HRI pattern structure was built focusing also in the pattern usage by autonomous and intelligent applications, incorporating elements that hold technical data for implementation and assist in the patterns' consume by other systems. Therefore, as a secondary goal, this research provides a reflection of the Case-Based Reasoning (CBR) with the pattern struture of this research, considering that the CBR provided an overview of possible autonomous applications based in cases and helped in the requirements definition of the pattern structure.