Pesquisadores da Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) desenvolveram recentemente um braço robótico com detecção de emoções inspirado na lâmpada Luxo Jr. dos Estúdios de Animação Pixar. Este robô foi apresentado por Vernon Stanley Albayeros Duarte, um graduado em ciência da computação na UAB, em sua tese final.

"A ideia por trás do nosso robô é amplamente baseada nos curtas-lâmpadas Luxo Jr. da Pixar, "Albayeros Duarte disse ao TechXplore." Eu queria construir um robô que imitasse o comportamento da lâmpada nos shorts. Estou muito interessado na cena maker e tenho feito impressão 3D por alguns anos, então, comecei a construir uma espécie de 'animal de estimação' para demonstrar algumas interações homem-máquina interessantes. É daí que vem todo o tema 'acompanhamento de rosto / detecção de emoção', já que ter a lâmpada pulando como as dos shorts da Pixar foi muito difícil de implementar, mas ainda manteve a sensação de 'brinquedo de estimação' sobre o projeto. "

Como este estudo fazia parte do curso de Albayeros Duarte, ele teve que cumprir certos requisitos definidos pela UAB. Por exemplo, o objetivo principal da tese era que os alunos aprendessem sobre os serviços em nuvem do Google e como eles podem ser usados ​​para descarregar recursos de computação em projetos que não são computacionalmente fortes para eles.

Raspberry Pi é um computador pequeno e acessível, que tem limitações computacionais substanciais. Essas limitações o tornam o candidato perfeito para explorar o uso da plataforma de nuvem do Google para tarefas de computação intensiva, como detecção de emoção.

Albayeros Duarte decidiu então usar um Raspberry Pi para desenvolver um pequeno robô com capacidade de detecção de emoções. O corpo principal de seu robô é LittleArm 2C, um braço robótico criado pelo fundador da Slant Concepts, Gabe Bentz.

"Entrei em contato com a Slant Concepts para pedir permissão para modificar o braço do robô para que segurasse uma câmera no final, em seguida, criei o gabinete eletrônico e baseiei-me, "Albayeros Duarte disse.

O robô projetado por Albayeros Duarte 'varre' uma câmera da esquerda para a direita, capturar uma foto e usar o OpenCV, uma biblioteca de funções de programação que é frequentemente usada para aplicativos de visão computacional, para detectar um rosto em seu enquadramento. Quando o robô chega ao fim de qualquer um dos lados, ele sobe ou desce a câmera alguns graus e retoma seu movimento de varredura.

"Quando encontra um rosto, o robô para o movimento de varredura e verifica se o rosto permanece dentro do campo de visão por mais de um punhado de quadros, "Albayeros Duarte explicou." Isso garante que ele não 'jogue' com falsos positivos na detecção de rosto. Se o robô confirmar que de fato encontrou um rosto, ele muda para a parte do algoritmo 'seguindo o rosto', onde ele tenta manter o rosto centralizado dentro de seu campo de visão. Para fazer isso, ele se movimenta e se inclina de acordo com os movimentos da pessoa que está observando. "

Enquanto o robô segue os movimentos da pessoa em seu campo de visão, ele tira uma foto de seu rosto e a envia para a API Cloud Vision do Google. A plataforma do Google posteriormente analisa a imagem e detecta o estado emocional atual da pessoa nela, classificando-o como um dos 5 estados emocionais:alegria, raiva, tristeza, surpresa ou neutra.

“Quando o robô recebe os resultados desta análise, imita qualquer estado emocional em que o usuário está, "Albayeros Duarte disse." De alegria ele pula um pouco, para a raiva, ele balança a cabeça em desaprovação, para tristeza, ele cai no chão e olha para você, e para surpresa, ele se move para trás. O robô também possui um anel LED capaz de toda a gama de cores RGB, que usa para complementar essas ações. "

Dependendo da emoção que detecta, o 'comportamento de varredura' do robô muda. Se ele detecta alegria, ele varre um pouco mais rápido, para a raiva, ele se move o mais rápido possível (sem comprometer a qualidade de sua detecção de rosto), para a tristeza, ele se move para baixo ou "caído" e, para a surpresa, ele treme aleatoriamente durante a varredura. Em cada um desses 'modos', o robô pisca em cores diferentes em seu anel de LED RGB:amarelo e cores quentes de alegria, vermelho brilhante para raiva, cores azuis e frias para tristeza e uma mistura de amarelo e verde para surpresa.

"Acredito que haja um enorme potencial inexplorado para robôs 'semelhantes aos de animais de estimação', "Albayeros Duarte disse." Ao tornar assistentes pessoais como Alexa da Amazon e o Google Assistant mais interativos e naturais, para ajudar pessoas com deficiência a se tornarem mais autossuficientes por meio de sua ajuda, ter um robô que responde ao seu estado emocional atual pode ter um grande impacto na percepção desses dispositivos. Por exemplo, um assistente para idosos, capaz de reconhecer sofrimento emocional, poderia enviar alertas precoces caso necessitem de assistência sanitária, enquanto um robô usado para ajudar a desenvolver habilidades motoras em crianças com problemas de movimento pode detectar se a criança está perdendo o interesse ou se tornando mais envolvida em uma atividade e ajustar sua dificuldade de acordo. "

Além de ser um excelente exemplo de como a plataforma de nuvem do Google pode ser usada para descarregar recursos computacionais, O projeto de Albayeros Duarte fornece um conjunto de modelos para impressão 3D que podem ser usados ​​para reproduzir seu robô ou criar adaptações dele, junto com a lista de materiais necessários. No momento, o pesquisador também colabora com Fernando Vilariño, Diretor Associado do Computer Vision Center (CVC) e Presidente da European Network of Living Labs (ENoLL), em um projeto que visa inspirar as gerações mais jovens a seguirem uma carreira em STEM, bem como na construção da comunidade de computação física na UAB, visando todos os interessados ​​em criar seus próprios projetos.

"Estivemos no Youth Mobile Festival de Barcelona, um Mobile World Congress (MWC) voltado para jovens, organizado pelas mesmas pessoas que o MWC, "Albayeros Duarte disse." Mergulhar os pés em robôs interativos como este é uma boa maneira de construir algo que instantaneamente chame a atenção dos grupos escolares nesses eventos e nos ensine mais sobre robótica no nível do consumidor, em oposição à robótica de nível industrial. "

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