Em 1872, Charles Darwin publicou seu terceiro grande trabalho sobre a teoria da evolução, "A expressão das emoções no homem e nos animais, "que explora os aspectos biológicos da vida emocional.

Iniciar, Darwin escreve:"Dificilmente qualquer movimento expressivo é tão geral quanto a ereção involuntária dos cabelos, penas e outros apêndices dérmicos ... é comum em três das grandes classes de vertebrados. "Quase 150 anos depois, o campo da robótica está começando a se inspirar nessas palavras.

"O aspecto do toque não foi muito explorado na interação humano-robô, mas muitas vezes pensei que as pessoas e os animais têm essa mudança em sua pele que expressa seu estado interno, "disse Guy Hoffman, professor assistente e membro do corpo docente da família Mills na Escola Sibley de Engenharia Mecânica e Aeroespacial (MAE).

Inspirado por esta ideia, Hoffman e os alunos em seu Laboratório de Colaboração e Companheirismo entre Robôs e Humanos desenvolveram um protótipo de robô que pode expressar "emoções" por meio de mudanças em sua superfície externa. Sua pele cobre uma grade de unidades de textura (TUs) cujas formas são controladas por atuadores fluídicos, baseado em um projeto desenvolvido no laboratório de Rob Shepherd, colega de Hoffman no MAE.

Seu trabalho é detalhado em um artigo, "Soft Skin Texture Modulation for Social Robots, "apresentado em abril na Conferência Internacional de Robótica Suave em Livorno, Itália. O estudante de doutorado Yuhan Hu foi o autor principal; o artigo foi apresentado em 16 de maio no IEEE Spectrum, uma publicação do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos.

Hoffman, cuja palestra TEDx sobre "Robôs com 'alma'" foi vista quase 3 milhões de vezes, disse que a inspiração para projetar um robô que emite pistas não-verbais através de sua pele vem do mundo animal, baseado na ideia de que os robôs não devem ser pensados ​​em termos humanos.

"Sempre achei que os robôs não deveriam ser modelados apenas a partir de humanos ou serem cópias de humanos, "disse ele." Temos muitas relações interessantes com outras espécies. Os robôs podem ser considerados uma dessas 'outras espécies, 'não tentando copiar o que fazemos, mas interagindo conosco com sua própria linguagem, batendo em nossos próprios instintos. "

Parte da nossa relação com outras espécies é a nossa compreensão das pistas não verbais que os animais emitem - como o arrepio das costas de um cão ou do pescoço de um gato, ou o arrepio das penas de um pássaro. Esses são sinais inconfundíveis de que o animal está de alguma forma excitado ou zangado; o fato de que podem ser vistos e sentidos fortalece a mensagem.

"Yuhan colocou isso muito bem:ela disse que os humanos são parte da família das espécies, eles não estão desconectados, "Hoffman disse." Animais se comunicam dessa maneira, e temos sensibilidade para esse tipo de comportamento. "

Ao mesmo tempo, há muita tecnologia sendo desenvolvida com materiais ativos, que podem alterar sua forma e propriedades sob demanda. Na verdade, um dos inovadores nessa área - Shepherd, líder do Organic Robotics Lab - trabalha a cerca de cinco portas do Upson Hall de distância de Hoffman.

"Esta é uma das coisas boas de estar aqui em Cornell, "Hoffman disse." Rob está bem no final do corredor, e foi assim que descobri essa tecnologia. Este tipo de colaboração próxima é, em grande parte, o que eu estava tão animado para fazer com a Cornell. "

O design de Hoffman e Hu apresenta uma variedade de duas formas, arrepios e espinhos, que mapeiam para diferentes estados emocionais. As unidades de atuação para ambas as formas são integradas em módulos de textura, com câmaras fluídicas conectando saliências do mesmo tipo.

A equipe tentou dois sistemas de controle de atuação diferentes, com a minimização do tamanho e do nível de ruído, um fator determinante em ambos os projetos. “Um dos desafios, "Hoffman disse, "é que muitas das tecnologias de mudança de forma são bastante barulhentas, devido às bombas envolvidas, e estes também os tornam bastante volumosos. "

Hoffman não tem um aplicativo específico para seu robô com pele de mudança de textura mapeada para seu estado emocional. Neste ponto, apenas provar que isso pode ser feito é um primeiro passo considerável. "Na verdade, está apenas nos dando outra maneira de pensar sobre como os robôs podem ser projetados, " ele disse.

Os desafios futuros incluem dimensionar a tecnologia para caber em um robô autônomo - seja qual for a forma que o robô assumir - e tornar a tecnologia mais responsiva às mudanças emocionais imediatas do robô.

"No momento, a maioria dos robôs sociais expressa [seu] estado interno apenas usando expressões faciais e gestos, "o artigo conclui." Acreditamos que a integração de uma pele que muda de textura, combinando as modalidades táteis [sensação] e visuais, pode, assim, aumentar significativamente o espectro expressivo de robôs para interação social. "