Robôs suaves usam câmera e sombras para sentir o toque humano

Pesquisadores criaram um método de baixo custo para robôs macios e deformáveis ​​para detectar uma variedade de interações físicas, de tapinhas a socos e abraços, sem depender do toque. Em vez disso, uma câmera USB localizada dentro do robô captura os movimentos de sombra dos gestos das mãos na pele do robô e os classifica com software de aprendizado de máquina.

O toque é um importante modo de comunicação para a maioria dos organismos, mas tem estado praticamente ausente da interação humano-robô. Uma das razões é que o toque de corpo inteiro costumava exigir um grande número de sensores e, portanto, não era prático de implementar.

A tecnologia ShadowSense originou-se do trabalho para desenvolver robôs infláveis ​​que pudessem guiar as pessoas para a segurança durante evacuações de emergência. Tal robô precisaria ser capaz de se comunicar com humanos em condições e ambientes extremos. Imagine um robô conduzindo fisicamente alguém por um corredor barulhento e cheio de fumaça, detectando a pressão da mão da pessoa.

Em vez de instalar um grande número de sensores de contato – que adicionariam peso e fiação complexa ao robô e seriam difíceis de incorporar em uma pele deformada – a equipe adotou uma abordagem contra-intuitiva. A fim de avaliar o toque, eles olhavam para a visão. Ao colocar uma câmera dentro do robô, eles podem inferir como a pessoa o está tocando e qual é a intenção da pessoa apenas olhando para as imagens de sombra.

O protótipo do robô consiste em uma bexiga macia e inflável de pele de nylon que é esticada em torno de um esqueleto cilíndrico, com cerca de um metro e meio de altura, que é montado em uma base móvel. Sob a pele do robô há uma câmera USB que se conecta a um laptop. Os pesquisadores desenvolveram um algoritmo baseado em rede neural que usa dados de treinamento previamente gravados para distinguir entre seis gestos de toque – tocar com a palma da mão, socar, tocar com as duas mãos, abraçar, apontar e não tocar – com uma precisão de 87,5 a 96%, dependendo da iluminação.

O robô pode ser programado para responder a certos toques e gestos, como rolar ou emitir uma mensagem por meio de um alto-falante. E a pele do robô tem potencial para ser transformada em uma tela interativa. Ao coletar dados suficientes, um robô pode ser treinado para reconhecer um vocabulário ainda mais amplo de interações, sob medida para atender à tarefa do robô.

O robô nem precisa ser um robô. A tecnologia ShadowSense pode ser incorporada a outros materiais, como balões, transformando-os em dispositivos sensíveis ao toque. No futuro, os pesquisadores tentarão usar dispositivos ópticos, como lentes e espelhos, para permitir fatores de forma adicionais.

ShadowSense também oferece privacidade. Se o robô só puder ver um humano na forma de sua sombra, ele poderá detectar o que a pessoa está fazendo sem tirar imagens de alta fidelidade de sua aparência. Isso fornece um filtro físico e proteção, além de proporcionar conforto psicológico.

A capacidade de interagir fisicamente e entender os movimentos e humor de uma pessoa pode ser tão importante para a pessoa quanto para o robô.