Il team di ricerca dell'Università di Cambridge ha utilizzato algoritmi di apprendimento automatico per Insegnare a un Sensore robotico a scorrere rapidamente su linee di testo in Braille. Il Robot è stato in grado di Leggere il Braille a una velocità di 315 parole al minuto con un'accuratezza vicina al 90%.

Sebbene il lettore di Braille robotico non sia stato sviluppato come Tecnologia assistiva, i ricercatori affermano che l'alta sensibilità necessaria per Leggere il Braille lo rende un test ideale nello sviluppo di mani robotiche o protesi con una sensibilità comparabile alle dita umane. I risultati sono riportati sulla Rivista IEEE Robotics and Automation Letters.

Le dita umane sono notevolmente sensibili e ci aiutano a raccogliere informazioni sul mondo che ci circonda. Le nostre dita possono rilevare piccoli cambiamenti nella texture di un materiale o aiutarci a capire quanto sforzo impiegare quando afferrare un oggetto, ad esempio, prendere un uovo senza romperlo o una palla da bowling senza lasciarla cadere.

Riprodurre quel livello di sensibilità in una mano Robotica, in modo efficiente dal punto di vista energetico, rappresenta una grande sfida ingegneristica. Nel Laboratorio del Professor Fumiya Iida presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Università di Cambridge, i ricercatori stanno sviluppando soluzioni a questa e ad altre abilità che gli esseri umani trovano facili, ma che sono difficili per i Robot.

"La morbidezza delle dita umane è una delle ragioni per cui siamo in grado di afferrare le cose con la giusta quantità di pressione", ha dichiarato Parth Potdar del Dipartimento di Ingegneria di Cambridge e Studente di primo anno al Pembroke College, primo autore dell'articolo. "Per la Robotica, la morbidezza è una caratteristica utile, ma è necessario anche disporre di molte informazioni sensoriali, ed è complicato averle entrambe contemporaneamente, specialmente quando si tratta di superfici flessibili o deformabili."

Il Braille è un test ideale per un 'dito' robotico, poiché la sua Lettura richiede un'alta sensibilità, dato che i punti in ciascun modello rappresentativo di lettera sono così vicini tra loro. I ricercatori hanno utilizzato un Sensore già disponibile in commercio per sviluppare un lettore di Braille robotico che replica in modo più accurato il comportamento di Lettura Umano.

"Esistono già lettori Braille robotici, ma leggono solo una lettera alla volta, il che non corrisponde al modo in cui gli esseri umani leggono", ha dichiarato il co-autore David Hardman, anch'egli del Dipartimento di Ingegneria. "I lettori Braille robotici esistenti funzionano in modo statico: toccano un modello di lettera, lo leggono, si sollevano dalla superficie, si spostano, si abbassano sul modello della lettera successiva e così via. Noi vogliamo qualcosa di più realistico e decisamente più efficiente."

Il Sensore robotico utilizzato dai ricercatori è dotato di una telecamera nel suo 'dito' e legge utilizzando una combinazione delle informazioni provenienti dalla telecamera e dai sensori. "Questo è un problema difficile per i robotici, poiché c'è molta elaborazione delle immagini che deve essere fatta per eliminare il mosso, il che richiede tempo ed energia", ha affermato Potdar.

Il team ha sviluppato algoritmi di apprendimento automatico in modo che il lettore robotico fosse in grado di "focalizzare" le immagini prima che il Sensore cercasse di Riconoscere le lettere. Hanno addestrato l'algoritmo su un set di immagini nitide di testo Braille con l'applicazione di un filtro di sfocatura. Dopo che l'algoritmo aveva imparato a rimuovere lo sfocato dalle lettere, hanno utilizzato un modello di visione Artificiale per rilevare e classificare ciascun Carattere.

Una volta che gli algoritmi sono stati incorporati, i ricercatori hanno testato il loro lettore facendolo scorrere rapidamente lungo le righe di caratteri Braille. Il lettore Braille robotico è stato in grado di Leggere a una velocità di 315 parole al minuto con un'accuratezza dell'87%, il che è il doppio della velocità e approssimativamente altrettanto preciso rispetto a un lettore Braille Umano.

"Considerando che abbiamo utilizzato una sfocatura finta per Addestrare l'algoritmo, è stato sorprendente quanto fosse preciso nella Lettura del Braille", ha dichiarato Hardman. "Abbiamo trovato un bel compromesso tra velocità e precisione, che è anche il caso dei lettori umani."

"La velocità di Lettura del Braille è un ottimo modo per misurare le prestazioni dinamiche dei sistemi sensoriali tattili, quindi le nostre scoperte potrebbero essere applicabili oltre al Braille, ad esempio, per rilevare texture superficiali o slittamenti nella manipolazione Robotica", ha affermato Potdar.

In futuro, i ricercatori sperano di dimensionare la Tecnologia alla Dimensione di una mano umanoide o della Pelle. La ricerca è stata in parte supportata dal programma Samsung Global Research Outreach.

Riferimento: Potdar P, Hardman D, Almanzor E, Iida F. High-speed tactile Braille reading via biomimetic sliding interactions. IEEE Robot Autom Lett. 2024:1-8. doi: 10.1109/LRA.2024.3356978

Tradotto da Giuseppe Di Grande

Articolo originale su https://www.technologynetworks.com/informatics/news/Robot-trained-to-read-Braille-twice-as-fast-as-humans-383259