Los investigadores han superado un desafío importante en la robótica biomimética al desarrollar un sensor que, asistido por IA, puede deslizarse sobre texto braille y leerlo con precisión al doble de la velocidad humana. La tecnología podría incorporarse a manos de robots y prótesis, proporcionando una sensibilidad en las puntas de los dedos comparable a la de los humanos.
Las yemas de los dedos humanos son increíblemente sensibles. Pueden comunicar detalles de un objeto tan pequeño como aproximadamente la mitad del ancho de un cabello humano, discernir diferencias sutiles en las texturas de las superficies y aplicar la cantidad adecuada de fuerza para agarrar un huevo o una bolsa de comida para perros de 20 libras (9 kg). sin resbalar.
A medida que las pieles electrónicas de vanguardia comienzan a incorporar cada vez más funcionalidades biomiméticas, la necesidad de interacciones dinámicas similares a las humanas, como el deslizamiento, se vuelve más esencial. Sin embargo, reproducir la sensibilidad de la punta del dedo humano en un equivalente robótico ha resultado difícil a pesar de los avances en robótica blanda.
Investigadores de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido lo han acercado un paso más a la realidad al adoptar un enfoque que utiliza sensores táctiles basados en la visión combinados con inteligencia artificial para detectar características a altas resoluciones y velocidades.
«La suavidad de las yemas de los dedos humanos es una de las razones por las que podemos agarrar cosas con la cantidad adecuada de presión», dijo Parth Potdar, autor principal del estudio. «Para la robótica, la suavidad es una característica útil, pero también se necesita mucha información de los sensores, y es complicado tener ambas a la vez, especialmente cuando se trata de superficies flexibles o deformables».
Los investigadores se propusieron una tarea desafiante: desarrollar un sensor robótico de «punta de dedo» que pueda leer braille deslizándose a lo largo de él como lo haría un dedo humano. Es una prueba ideal. El sensor debe ser muy sensible porque los puntos de cada letra representativa están muy juntos.
«Existen lectores robóticos de braille, pero sólo leen una letra a la vez, que no es como leen los humanos», dijo el coautor del estudio David Hardman. “Los lectores robóticos de braille existentes funcionan de forma estática: tocan un patrón de letras, lo leen, se levantan de la superficie, se mueven, bajan al siguiente patrón de letras, y así sucesivamente. Queremos algo que sea más realista y mucho más eficiente”.
Así, los investigadores crearon un sensor robótico con una cámara en la «punta del dedo». Conscientes de que la acción deslizante del sensor produce movimiento borroso, los investigadores utilizaron un algoritmo de aprendizaje automático entrenado en un conjunto de imágenes estáticas reales que habían sido borrosas sintéticamente para «desenfocar» las imágenes. Una vez eliminado el desenfoque de movimiento, un modelo de visión por ordenador detectó y clasificó cada letra.
«Este es un problema difícil para los robóticos, ya que es necesario realizar una gran cantidad de procesamiento de imágenes para eliminar el desenfoque de movimiento, lo que requiere tiempo y energía», dijo Potdar.
La incorporación del algoritmo de aprendizaje automático entrenado significó que el sensor robótico podía leer braille a 315 palabras por minuto con una precisión del 87,5%, el doble de la velocidad de un lector humano y casi igual de preciso. Los investigadores dicen que es significativamente más rápido que investigaciones anteriores y que el enfoque se puede ampliar con más datos y arquitecturas de modelos más complejas para lograr un mejor rendimiento a velocidades aún más altas.
«Teniendo en cuenta que utilizamos un desenfoque falso para entrenar el algoritmo, fue sorprendente lo preciso que era al leer braille», dijo Hardman. «Encontramos un buen equilibrio entre velocidad y precisión, lo que también ocurre con los lectores humanos».
Aunque el sensor no fue diseñado para ser una tecnología de asistencia, los investigadores dicen que su capacidad para leer braille de forma rápida y precisa es un buen augurio para el desarrollo de manos robóticas o prótesis con una sensibilidad comparable a la de las yemas de los dedos humanos. Esperan ampliar su tecnología al tamaño de una mano o piel humanoide.
«La velocidad de lectura braille es una excelente manera de medir el rendimiento dinámico de los sistemas de detección táctil, por lo que nuestros hallazgos podrían aplicarse más allá del braille, para aplicaciones como la detección de texturas superficiales o deslizamientos en la manipulación robótica», dijo Potdar.
El estudio fue publicado en la revista Cartas de robótica y automatización del IEEEy el siguiente vídeo, producido por la Universidad de Cambridge, explica cómo los investigadores desarrollaron su sensor de lectura braille.
¿Pueden los robots leer braille?
Fuente: Universidad de Cambridge
