Onderzoekers van de Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) hebben onlangs een gezichtsvolgende robotarm ontwikkeld met emotiedetectie, geïnspireerd op de Luxo Jr.-lamp van Pixar Animation Studios. Deze robot werd gepresenteerd door Vernon Stanley Albayeros Duarte, afgestudeerd in computerwetenschappen aan de UAB, in zijn afstudeerscriptie.

"Het idee achter onze robot is grotendeels gebaseerd op Pixar's Luxo Jr. lampshorts, Albayeros Duarte vertelde TechXplore. "Ik wilde een robot bouwen die het gedrag van de lamp in de korte broek nabootste. Ik ben erg geïnteresseerd in de makerscene en ben al een paar jaar bezig met 3D-printen, dus begon ik een soort 'huisdier' ​​te bouwen om een ​​aantal interessante mens-machine-interacties te demonstreren. Hier komt het hele thema 'gezicht volgen/emotiedetectie' vandaan, omdat het erg moeilijk bleek om de lamp rond te laten springen zoals die in de Pixar-shorts, maar behield nog steeds het 'huisdier-speelgoed'-gevoel over het project."

Aangezien deze studie deel uitmaakte van de cursussen van Albayeros Duarte, hij moest aan bepaalde eisen voldoen die door de UAB waren opgesteld. Bijvoorbeeld, het hoofddoel van het proefschrift was dat studenten meer te weten kwamen over de cloudservices van Google en hoe deze kunnen worden gebruikt om computerbronnen te ontlasten in projecten die rekenkundig niet sterk voor hen zijn.

Raspberry Pi is een kleine en betaalbare computer, die aanzienlijke rekenkundige beperkingen heeft. Deze beperkingen maken het de perfecte kandidaat om het gebruik van Google's cloudplatform voor rekenintensieve taken te verkennen, zoals emotiedetectie.

Albayeros Duarte besloot daarom een ​​Raspberry Pi te gebruiken om een ​​kleine robot met emotiedetectiemogelijkheden te ontwikkelen. Het hoofdgedeelte van zijn robot is LittleArm 2C, een robotarm gemaakt door de oprichter van Slant Concepts, Gabe Bentz.

"Ik nam contact op met Slant Concepts om toestemming te vragen om hun robotarm aan te passen zodat er aan het einde een camera in zou kunnen zitten, heb toen zelf de elektronicabehuizing en basis gemaakt, ' zei Albayeros Duarte.

De robot ontworpen door Albayeros Duarte 'veegt' een camera van links naar rechts, een foto maken en OpenCV gebruiken, een bibliotheek met programmeerfuncties die vaak wordt gebruikt voor computer vision-toepassingen, om een ​​gezicht binnen het kader te detecteren. Wanneer de robot het einde van een van beide zijden bereikt, het verhoogt of verlaagt de camera een paar graden en hervat zijn vegende beweging.

"Als het een gezicht vindt, de robot stopt de veegbeweging en controleert of het gezicht langer dan een handvol frames binnen het gezichtsveld blijft, Albayeros Duarte legde uit. "Dit zorgt ervoor dat het niet 'speelt' met valse positieven bij gezichtsdetectie. Als de robot bevestigt dat hij inderdaad een gezicht heeft gevonden, het schakelt over naar het gedeelte 'gezicht volgend' van het algoritme, waar het probeert het gezicht gecentreerd te houden binnen het gezichtsveld. Om dit te doen, het draait en kantelt volgens de bewegingen van de persoon die het observeert."

Terwijl de robot de bewegingen van de persoon in zijn gezichtsveld volgt, het maakt een foto van hun gezicht en stuurt deze naar de Cloud Vision API van Google. Het platform van Google analyseert vervolgens de afbeelding en detecteert de huidige emotionele toestand van de persoon erop, classificeren als een van de 5 emotionele toestanden:vreugde, woede, verdriet, verrassing of neutraal.

"Als de robot de resultaten van deze analyse ontvangt, het bootst de emotionele toestand van de gebruiker na, "Zei Albayeros Duarte. "Van vreugde springt het een beetje rond, voor woede schudt hij afkeurend zijn hoofd, voor verdriet zakt het neer op de grond en kijkt naar je op, en voor verrassing beweegt het achteruit. De robot heeft ook een LED-ring die geschikt is voor het volledige RGB-kleurengamma, die het gebruikt om deze acties aan te vullen."

Afhankelijk van de emotie die het detecteert, het 'veeggedrag' van de robot verandert. Als het vreugde detecteert, veegt het een beetje sneller, voor woede beweegt het zo snel mogelijk (zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit van zijn gezichtsdetectie), voor verdriet veegt het in een neerwaartse of 'hangende' positie en voor verrassing schudt het willekeurig tijdens het vegen. In elk van deze 'modi', de robot flitst verschillende kleuren op zijn RGB LED-ring:geel en warme kleuren van vreugde, helder rood voor woede, blauwe en koude kleuren voor verdriet en een mix van geel en groen voor verrassing.

"Ik geloof dat er een enorm onbenut potentieel is voor 'huisdierachtige' robots, Albayeros Duarte zei. "Van het interactiever en natuurlijker maken van persoonlijke assistenten zoals Amazon's Alexa en de Google Assistant, om mogelijk mensen met een handicap te helpen meer zelfvoorzienend te worden door hun hulp, het hebben van een robot die reageert op je huidige emotionele toestand kan een enorme impact hebben op de perceptie van deze apparaten. Bijvoorbeeld, een assistent voor ouderen die emotionele nood kan herkennen, kan vroegtijdig waarschuwen als ze sanitaire hulp nodig hebben, terwijl een robot die wordt gebruikt om motorische vaardigheden te helpen ontwikkelen bij kinderen met bewegingsbeperking, kan detecteren of het kind interesse verliest of meer betrokken raakt bij een activiteit en de moeilijkheidsgraad dienovereenkomstig kan aanpassen."

Behalve dat het een uitstekend voorbeeld is van hoe het cloudplatform van Google kan worden gebruikt om computerbronnen te ontlasten, Het project van Albayeros Duarte biedt een reeks modellen voor 3D-printen die kunnen worden gebruikt om zijn robot te reproduceren of om aanpassingen ervan te maken, samen met de lijst van benodigde materialen. Momenteel, de onderzoeker werkt ook samen met Fernando Vilariño, Associate Director bij het Computer Vision Center (CVC) en voorzitter van het European Network of Living Labs (ENoLL), aan een project om jongere generaties te inspireren om een ​​carrière in STEM op te pakken, evenals bij het opbouwen van de fysieke computergemeenschap bij UAB, gericht op iedereen die geïnteresseerd is in het creëren van hun eigen projecten.

"We zijn op het Jeugdmobielfestival van Barcelona geweest, een op jongeren gericht Mobile World Congress (MWC), georganiseerd door dezelfde mensen als het MWC, Albayeros Duarte zei. "Onze tenen onderdompelen in interactieve robots zoals deze is een goede manier om zowel iets te bouwen dat direct de aandacht van de schoolgroepen op deze evenementen trekt als ons meer leert over robotica op consumentenniveau, in tegenstelling tot robotica op industrieel niveau."

© 2019 Wetenschap X Netwerk