Un sensor robótico lee braille al doble de velocidad que los humanos

Investigadores han desarrollado un sensor robótico que incorpora técnicas de inteligencia artificial para leer braille a velocidades próximas al doble que la de la mayoría de los lectores humanos.

El equipo de investigación, de la Universidad de Cambridge, utilizó algoritmos de aprendizaje automático para enseñar a un sensor robótico a deslizarse rápidamente sobre líneas de texto braille. El robot pudo leer braille a 315 palabras por minuto con una precisión cercana al 90%.

Aunque el robot lector de braille no fue desarrollado como tecnología de asistencia, los investigadores dicen que la alta sensibilidad requerida para leer braille lo convierte en una prueba ideal en el desarrollo de manos robóticas o prótesis con sensibilidad comparable a la de las yemas de los dedos humanos. Los resultados se publican en la revista IEEE Robotics and Automation Letters.

Las yemas de los dedos humanos son notablemente sensibles y nos ayudan a recopilar información sobre el mundo que nos rodea. Nuestras yemas de los dedos pueden detectar pequeños cambios en la textura de un material o ayudarnos a saber cuánta fuerza usar al agarrar un objeto: por ejemplo, coger un huevo sin romperlo o una bola de boliche sin dejarla caer.

Reproducir ese nivel de sensibilidad en una mano robótica, de forma energéticamente eficiente, es un gran desafío de ingeniería. En el laboratorio del profesor Fumiya Iida en el Departamento de Ingeniería de Cambridge, los investigadores están desarrollando soluciones para esta y otras habilidades que los humanos encuentran fáciles, pero que los robots encuentran difíciles.

“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, del Departamento de Ingeniería de Cambridge y estudiante del Pembroke College, el primer autor del artículo. “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”.

Braille es una prueba ideal para la “punta del dedo” de un robot, ya que su lectura requiere una alta sensibilidad, ya que los puntos en cada patrón de letras representativas están muy juntos. Los investigadores utilizaron un sensor disponible en el mercado para desarrollar un lector robótico de braille que replica con mayor precisión el comportamiento de lectura humano.

“Existen lectores robóticos de braille, pero sólo leen una letra a la vez, que no es como leen los humanos”, dijo el coautor David Hardman, también del Departamento de Ingeniería. “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”.

El sensor robótico que utilizaron los investigadores tiene una cámara en la “punta del dedo” y lee utilizando una combinación de la información de la cámara y los sensores. “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 consume tiempo y energía”, dijo Potdar.

El equipo desarrolló algoritmos de aprendizaje automático para que el lector robótico pudiera “borrar” las imágenes antes de que el sensor intentara reconocer las letras. Entrenaron el algoritmo en un conjunto de imágenes nítidas en braille con un desenfoque falso aplicado. Después de que el algoritmo aprendió a desenfocar las letras, utilizaron un modelo de visión por computadora para detectar y clasificar cada carácter.

Una vez incorporados los algoritmos, los investigadores probaron su lector deslizándolo rápidamente a lo largo de filas de caracteres braille. El lector robótico de braille podía leer a 315 palabras por minuto con una precisión del 87%, que es el doble de rápido y aproximadamente tan preciso como un lector de braille humano.

“Teniendo en cuenta que utilizamos un desenfoque falso para entrenar el algoritmo, fue sorprendente lo preciso que era en la lectura de braille”, dijo Hardman. “Encontramos un buen equilibrio entre velocidad y precisión, lo que también ocurre con los lectores humanos”.

“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.

En el futuro, los investigadores esperan ampliar la tecnología al tamaño de una mano o piel humanoide. La investigación fue apoyada en parte por el Programa de extensión de investigación global de Samsung.

Fuente: Agencia ID.