Robots blandos detectan tacto humano mediante cámara y sombras: solución táctil de bajo costo

Investigadores han creado un método de bajo costo para que robots blandos y deformables detecten una gama de interacciones físicas, desde palmadas hasta puñetazos y abrazos, sin depender del tacto en absoluto. En su lugar, una cámara USB ubicada dentro del robot captura los movimientos de sombras de gestos de manos en la piel del robot y los clasifica con software de aprendizaje automático.

El tacto: comunicación importante ausente en interacción humano-robot

El tacto es un modo importante de comunicación para la mayoría de organismos pero ha estado virtualmente ausente de la interacción humano-robot. Una de las razones es que el tacto de cuerpo completo solía requerir un número masivo de sensores y por lo tanto no era práctico de implementar.

Origen: robots inflables para evacuaciones de emergencia

La tecnología ShadowSense se originó a través de trabajo para desarrollar robots inflables que pudieran guiar personas a seguridad durante evacuaciones de emergencia. Tal robot necesitaría poder comunicarse con humanos en condiciones y entornos extremos. Imagina un robot guiando físicamente a alguien por un pasillo ruidoso y lleno de humo detectando la presión de la mano de la persona.

Enfoque contraintuitivo: usar visión para inferir tacto

En lugar de instalar un gran número de sensores de contacto — que agregarían peso y cableado complejo al robot y serían difíciles de incrustar en una piel deformable — el equipo tomó un enfoque contraintuitivo. Para medir el tacto, recurrieron a la vista. Al colocar una cámara dentro del robot, pueden inferir cómo la persona lo está tocando y cuál es la intención de la persona solo mirando las imágenes de sombras.

Prototipo: vejiga inflable de nylon, cámara USB, red neuronal

El robot prototipo consiste en una vejiga inflable blanda de piel de nylon estirada alrededor de un esqueleto cilíndrico, aproximadamente 1.2 metros de altura, montado en una base móvil. Debajo de la piel del robot hay una cámara USB que se conecta a una laptop. Los investigadores desarrollaron un algoritmo basado en red neuronal que usa datos de entrenamiento grabados previamente para distinguir entre seis gestos de tacto — tocar con palma, puñetazo, tocar con dos manos, abrazo, señalar y no tocar en absoluto — con una precisión del 87.5 al 96%, dependiendo de la iluminación.

Respuestas programables y piel como pantalla interactiva

El robot puede programarse para responder a ciertos toques y gestos como rodar lejos o emitir un mensaje a través de un altavoz. Y la piel del robot tiene el potencial de convertirse en una pantalla interactiva. Al recopilar suficientes datos, un robot podría entrenarse para reconocer un vocabulario aún más amplio de interacciones, personalizado para la tarea del robot.

Más allá de robots: globos y otros materiales

El robot ni siquiera tiene que ser un robot. La tecnología ShadowSense puede incorporarse en otros materiales, como globos, volviéndolos dispositivos sensibles al tacto. En el futuro, los investigadores intentarán usar dispositivos ópticos como lentes y espejos para permitir factores de forma adicionales.

Privacidad: solo ve sombras, no imágenes de alta fidelidad

ShadowSense también ofrece privacidad. Si el robot solo puede ver a un humano en forma de su sombra, puede detectar qué está haciendo la persona sin tomar imágenes de alta fidelidad de su apariencia. Esto proporciona un filtro físico y protección, y brinda comodidad psicológica.

La capacidad de interactuar físicamente y entender los movimientos y estados de ánimo de una persona podría ser en última instancia tan importante para la persona como para el robot.