Visuo-Haptic recognition of daily-life objects : a contribution to the data scarcity problem

par Zineb Abderrahmane

Thèse de doctorat en Systèmes automatiques et micro-électroniques

Sous la direction de Andrea Cherubini.

  • Titre traduit

    Reconnaissance visio-haptique des objets de la vie quotidienne : à partir de peu de données d'entraînement


  • Résumé

    Il est important pour les robots de pouvoir reconnaître les objets rencontrés dans la vie quotidienne afin d’assurer leur autonomie. De nos jours, les robots sont équipés de capteurs sophistiqués permettant d’imiter le sens humain du toucher. C’est ce qui permet aux robots interagissant avec les objets de percevoir les propriétés (telles la texture, la rigidité et la matière) nécessaires pour leur reconnaissance. Dans cette thèse, notre but est d’exploiter les données haptiques issues de l’interaction robot-objet afin de reconnaître les objets de la vie quotidienne, et cela en utilisant les algorithmes d’apprentissage automatique. Le problème qui se pose est la difficulté de collecter suffisamment de données haptiques afin d’entraîner les algorithmes d’apprentissage supervisé sur tous les objets que le robot doit reconnaître. En effet, les objets de la vie quotidienne sont nombreux et l’interaction physique entre le robot et chaque objet pour la collection des données prend beaucoup de temps et d’efforts. Pour traiter ce problème, nous développons un système de reconnaissance haptique permettant de reconnaître des objets à partir d'aucune, de une seule, ou de plusieurs données d’entraînement. Enfin, nous intégrons la vision afin d’améliorer la reconnaissance d'objets lorsque le robot est équipé de caméras.


  • Résumé

    Recognizing surrounding objects is an important skill for the autonomy of robots performing in daily-life. Nowadays robots are equipped with sophisticated sensors imitating the human sense of touch. This allows the recognition of an object based on information ensuing from robot-object physical interaction. Such information can include the object texture, compliance and material. In this thesis, we exploit haptic data to perform haptic recognition of daily life objects using machine learning techniques. The main challenge faced in our work is the difficulty of collecting a fair amount of haptic training data for all daily-life objects. This is due to the continuously growing number of objects and to the effort and time needed by the robot to physically interact with each object for data collection. We solve this problem by developing a haptic recognition framework capable of performing Zero-shot, One-shot and Multi-shot Learning. We also extend our framework by integrating vision to enhance the robot’s recognition performance, whenever such sense is available.


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