Navwareset: um conjunto de dados de navegação robótica socialmente conformista e não conformista
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Vinícius Mariano Gonçalves
Douglas Guimarães Macharet
Douglas Guimarães Macharet
Resumo
Este trabalho apresenta a construção e aplicação do NavWareSet, um novo conjunto de dados voltado para o estudo da navegação social de robôs em ambientes internos. O dataset foi obtido a partir de experimentos controlados envolvendo dois robôs (Toyota HSR e Clearpath Jackal) e 17 participantes humanos, englobando sete cenários distintos de interação social. As gravações incluem dados multimodais como nuvens de pontos 3D, imagens RGB-D, vídeo, odometria e comandos de velocidade, além de anotações manuais das trajetórias dos pedestres, totalizando mais de 1000 trilhas humanas e 600 robóticas.
Para tornar os dados úteis na modelagem de interações humano-robô, o modelo de forças sociais (SFM, do inglês Social Force Model) foi implementado no simulador UAIbot, permitindo a simulação física de pedestres em ambientes com obstáculos. Em seguida, foi realizada a calibração dos parâmetros do modelo com base em trajetórias reais extraídas do NavWareSet, por meio de um processo de otimização que minimiza o erro entre as trajetórias simuladas e observadas. Os resultados obtidos mostram que os parâmetros ajustados reproduzem com boa precisão o comportamento dos participantes humanos, e se alinham, com variações justificáveis, a valores encontrados na literatura.
As principais contribuições desta dissertação incluem a disponibilização pública de um conjunto de dados inédito, a implementação prática de um modelo clássico de navegação social, e o desenvolvimento de uma metodologia objetiva para sua calibração com base em dados reais. O trabalho visa fortalecer a base empírica para pesquisas em navegação social de robôs, promovendo reprodutibilidade e comparação padronizada entre algoritmos.
Abstract
This work presents the development and application of NavWareSet, a new dataset designed for
the study of socially-aware robot navigation in indoor environments. The dataset was collected
through controlled experiments involving two robots (Toyota HSR and Clearpath Jackal) and
17 human participants, covering seven distinct social interaction scenarios. The recordings
include multimodal data such as 3D point clouds, RGB-D images, video, odometry, and velocity
commands, along with manually annotated pedestrian trajectories, totaling over 1000 human
tracks and 600 robot tracks.
To enable the modeling of human-robot interactions, the Social Force Model (SFM) was
implemented within the UAIbot simulator, allowing physical simulation of pedestrians in environments with obstacles. Subsequently, the model parameters were calibrated based on real
trajectories extracted from NavWareSet, through an optimization process that minimizes the
error between simulated and observed trajectories. The results show that the optimized parameters accurately reproduce human behavior and are consistent—with justifiable variations—with
values reported in the literature.
The main contributions of this dissertation include the public release of a novel dataset,
the practical implementation of a classical social navigation model, and the development of an
objective methodology for parameter identification using real-world data. This work aims to
strengthen the empirical foundation for research in socially-aware robot navigation, promoting
reproducibility and standardized algorithm comparison.
Assunto
Engenharia elétrica, Pesquisa na internet, Robótica, Inteligência artificial, Interação homem-máquina
Palavras-chave
Navegação social, Robótica, Aprendizado supervisionado, Simulação, Social Forces Model
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