Social navigation for public space disinfection

Abstract

Disinfecting public environments is a vital task to stop the spread of disease, and it recently became more relevant than ever before with the COVID-19 pandemic. The problem is that this task is performed by humans, putting them at risk of infection by being exposed to the virus. A possible solution for this type of problem is to make that disinfection automatic through a mobile robot carrying a disinfection device, either utilizing radiation, such as ultraviolet light, or chemicals. This type of solution would require little to no human intervention with the diseases, reducing the risk of infection. The proposed implementation should have the ability to perform the disinfection task with people in its surroundings without affecting its dynamics, hence the need for a module that detects and tracks people. The developed people detection and tracking module is based on shin-level LiDARs. With this sensor information, the robot can detect and track people and deduce their velocity. After gathering information regarding the people surrounding the robot, the robot is capable of navigating in a socially conscientious manner, meaning that it should be able to navigate without disturbing people and their movements. With this type of navigation implemented, the robot is capable of navigating in populated environments and when the disinfection-oriented navigation is implemented, which is out of the context of this dissertation, it should be capable of executing disinfection of public environments with people present.

A desinfeção de espaços públicos é uma tarefa vital para impedir o alastramento de doenças, e isso tornou-se ainda mais claro devido à pandemia associada ao COVID-19. O problema é que esta tarefa é executada por humanos, que se arriscam a ficar infetados por se exporem ao vírus. Uma possível solução para esse tipo de problemas seria tornar a desinfeção num processo automático através do uso de robôs móveis com dispositivos de desinfeção acoplados, quer por radiação (por exemplo radiação ultravioleta), quer por agentes químicos. Este tipo de solução requer uma baixa interação entre humanos e a doença, reduzindo o risco de contaminação dos mesmos. A implementação proposta deve ser capaz de realizar esta tarefa com humanos ao redor, de forma a não afetar as suas dinâmicas, daí precisar dum módulo de deteção e rastreamento dos movimentos das pessoas. O módulo de deteção de pessoas desenvolvido é baseado em LiDARs ao nível das pernas. Com a informação desses sensores é possível detetar as onde estão as pessoas que rodeiam o robô e deduzir a sua velocidade. Com esta informação, o robô pode executar trajetórias socialmente conscientes, ou seja, trajetórias que contem com as pessoas e seus movimentos de forma a não as perturbar. Com a este tipo de navegação implementado, o robô deve ser capaz de navegar em ambientes populados e após implementar navegação orientada à desinfeção, que está fora do contexto desta dissertação, já deve ser capaz de executar desinfeção de locais públicos com pessoas presentes.