Em robôs humanóides, os olhos artificiais são freqüentemente chamados de olhos de boneca porque são feitos de vidro ou acrílico. Este é um problema, pois suas pupilas não respondem como os olhos humanos vivos. Os alunos são importantes porque emitem sinais visuais que interpretamos inconscientemente como emoções e compreensão.
Para muitos cientistas que trabalham com robótica, replicar as qualidades humanas é uma parte importante do nosso trabalho. Para isso, minha pesquisa é a primeira a criar olhos robóticos que reagem à luz e à emoção usando um músculo artificial. Isso os ajudará a interagir com as pessoas, que tendem a se sentir mais confortáveis com recursos robóticos que refletem os seus próprios. Robôs mais realistas permitirão que as pessoas interajam com a tecnologia de forma mais natural.
Meu trabalho foi inspirado por conhecer John Coppinger, um dos engenheiros de Jabba the Hutt, do filme de 1983 Star Wars: Return of the Jedi. Coppinger desenhou os olhos dilatados de Jabba, e falamos sobre as dificuldades de fazer algo semelhante para caber em um olho de tamanho humano devido à complexidade dos mecanismos.
Como funciona
Foram necessários mais de quatro anos de experimentos de laboratório para obter os materiais certos para que os olhos robóticos funcionassem como os olhos humanos. Você pode ver os resultados na imagem principal. Para replicar o tecido mole da íris humana, imprimimos em 3D uma membrana de gelatina colorida usando um mapa digital de um olho humano. Ao contrário do vidro e do acrílico, a gelatina é natural, altamente flexível e pode reter uma imagem. No centro de cada íris existem orifícios, aos quais nos referimos como portais. Um pode encaixar uma câmera para ver o mundo, enquanto o outro é um sensor fotográfico para medir a luz.
Para fazer com que as pupilas se expandissem e contraíssem, como acontece quando as pessoas estão felizes ou com medo, fizemos um músculo artificial com uma membrana de silicone esticada, revestida em cada lado com grafeno. Quando são ativados, eles comprimem a membrana de silicone, resultando em um efeito de contração. O grafeno é tão fino que uma única camada permite que a luz passe por ele como um olho humano.
Um músculo artificial é ativado criando um campo positivo e negativo de eletricidade estática em cada lado da membrana que comprime e relaxa o músculo com alta e baixa voltagem. Pense em apertar um objeto de cada lado e depois deixá-lo se soltar. A área da superfície aumentará e diminuirá com a quantidade de pressão aplicada a ela. Para ajudar ainda mais a criar olhos semelhantes aos humanos, usamos um material flexível impresso em 3D para manter os músculos e sensores artificiais no lugar.
Outra característica do olho do robô é que ele pode responder à luz e à emoção simultaneamente. Isso é vital para emular com precisão a funcionalidade do olho humano, mas os olhos do robô não eram capazes de fazer isso antes.
Um microprocessador alterna os olhos do robô entre os modos de emoção e luz para que os olhos possam reagir da mesma forma que os olhos humanos: nos humanos, nossas pupilas se expandem em reação à luz e à felicidade, e se contraem em lugares mais escuros e quando estamos mais infelizes.
Quando o robô está interagindo com alguém, uma câmera usa um software de aprendizado de máquina para prever seu estado emocional a partir de suas expressões faciais. Isso atribui uma emoção ao robô, como felicidade ou tristeza, e envia uma mensagem aos alunos para que se expandam ou diminuam de acordo. Da mesma forma, no modo de luz, a pupila do robô dilata na escuridão e encolhe em condições mais claras.
Por que robôs precisam de olhos humanos
Os benefícios de criar robôs mais realistas é que eles permitem que as pessoas interajam com a tecnologia de forma mais natural. Isso é importante porque, para algumas pessoas, uma interface semelhante à humana é reconfortante e pode melhorar a forma como os humanos reagem aos robôs.
Isso deve facilitar a interação social dos robôs com as pessoas, o que pode ser útil para pessoas que vivem sozinhas. Com o tempo, os robôs serão capazes de fornecer suporte adicional e companhia.
Para saber mais sobre como os olhos dos robôs precisam reagir, fiz um experimento com pessoas assistindo a vídeos diferentes. Eles então olharam para uma luz artificial em diferentes níveis de brilho. Os participantes usaram um fone de ouvido de rastreamento da pupila, que registrou a dilatação da pupila e as frequências de luz, e foi usado para ajustar os olhos do robô.
No experimento final, olhos robóticos foram instalados dentro de um robô humanóide realista e comparados a um robô com olhos de acrílico padrão. Em seguida, foram testados em humanos para medir a emoção e a atenção. Os participantes que perceberam a dilatação dos olhos dos robôs mostraram níveis elevados de emoção e atenção.
Esses resultados mostram os benefícios desses olhos robóticos para que as pessoas reajam a eles com mais naturalidade. Isso é importante porque, de outra forma, os robôs humanóides parecem não ter emoções. Ao replicar gestos e sugestões sutis, aumentamos nossa compreensão e familiaridade com os robôs. Isso inclui coisas como sincronização labial, tonalidade da fala e expressões faciais.
Um dia poderíamos ter robôs tão parecidos com humanos que são virtualmente indistinguíveis de nós mesmos, mesmo quando olhamos em seus olhos.
Publicado em 04/11/2021 22h23
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