Un robot lee braille al doble de velocidad que los humanos
Científicos desarrollan un sensor robótico que incorpora técnicas de inteligencia artificial para leer el lenguaje para ciegos dos veces más rápido que los lectores humanos. El robot pudo leer braille a 315 palabras por minuto, con una precisión cercana al 90%.
Por la Universidad de Cambridge
Investigadores han desarrollado un sensor robótico que incorpora técnicas de inteligencia artificial para leer braille al doble de velocidad que los lectores humanos. Foto: University of Cambridge
El equipo de investigación de la Universidad de Cambridge (Reino Unidos) ha usado 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 para las personas con con discapacidad visual o ceguera para poder escribir y leer textos, libros y documentos, 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 han sido publicados en 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 dactilares pueden detectar pequeños cambios en la textura de un material o ayudarnos a saber cuánta fuerza usar para agarrar un objeto: por ejemplo, coger un huevo sin romperlo o una bola de bolos sin dejarla caer.
El desafío tecnológico de desarrollar una mano robótica tan sensible como la humana.
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 para los robots supone un auténtico reto.
"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— explica Parth Potdar, del Departamento de Ingeniería de Cambridge y estudiante del Pembroke College, el primer autor del artículo. "Y añade:— 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".
El sistema braille es una prueba ideal para la punta del dedo de un robot, ya que su lectura requiere una alta sensibilidad. No hay que olvidar 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.
Los lectores braille robóticos actuales funcionan de forma estática.
"Existen lectores braille robóticos, pero solo leen una letra cada vez, que no es como leen los seres humanos— explica David Hardman, coautor del estudio y también del citado departamento de Ingeniería. Y continúa: —Los lectores braille robóticos actuales 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. Nosotros aspiramos a algo más realista y mucho más eficaz".
El sensor robótico que utilizaron los investigadores de Cambridge cuenta con una cámara en la punta del dedo y lee combinando la información de la cámara y los sensores. "Se trata de un problema difícil para los especialistas en robótica, debido a que hay que procesar muchas imágenes para eliminar el desenfoque de movimiento, lo que consume tiempo y energía", explica Potdar.
En 1825, el pedagogo francés Luis Braille ideó su sistema de puntos en relieve: el sistema braille. También conocido como cecografía, aporta a las personas ciegas una herramienta para leer, escribir, acceder a la educación, a la cultura y a la información sin necesidad de ver, guiándose solo por el tacto. Crédito: Myriams-Fotos
El equipo desarrolló algoritmos de aprendizaje automático para que el lector robótico pudiera desdibujar las imágenes antes de que el sensor intentara reconocer las letras. Entrenaron el algoritmo con un conjunto de imágenes nítidas de braille a las que se había aplicado un desenfoque falso. Una vez que el algoritmo aprendió a desdibujar las letras, utilizaron un modelo de visión por ordenador para detectar y clasificar cada carácter.
315 palabras por minuto con una precisión del 87%.
Una vez incorporados los algoritmos, los investigadores probaron su lector deslizándolo rápidamente por filas de caracteres braille. El lector braille robótico podía leer 315 palabras por minuto con una precisión del 87%, el doble de rápido y casi tan preciso como un lector 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", dice Hardman, que añade lo siguiente: "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", señala Potdar.
En el futuro, los investigadores esperan ampliar la tecnología al tamaño de una mano o piel humanoide.
Información facilitada por la Universidad de Cambridge
Fuente: P. Potdar, D. Hardman, E. Almanzor and F. Iida. High-Speed Tactile Braille Reading via Biomimetic Sliding Interactions. IEEE Robotics and Automation Letters (2024). DOI: 10.1109/LRA.2024.3356978
