Movimientos maestros: cómo los robots pueden transformar la forma en que aprendemos a escribir y tocar música
El avance de la inteligencia artificial y la robótica ha transformado a los robots en socios interactivos que pueden marcar la diferencia en diversos aspectos de nuestra vida. Estudios neurocientíficos han demostrado los beneficios de la interacción física en el aprendizaje de tareas sensomotoras complejas. Estos sugieren que cuando dos personas efectúan una tarea común mientras interactúan físicamente entre sí, su rendimiento mejora en comparación con hacer la misma tarea a solas. A partir de esta idea, un consorcio de ocho socios puso en marcha el proyecto CONBOTS, financiado con fondos europeos, para diseñar un nuevo tipo de robot que empareje físicamente a personas para facilitar el aprendizaje y la mejora de la escritura a mano y las habilidades musicales, en concreto, tocar el violín. «Aprender a escribir es algo que todo el mundo hace durante su vida y tiene una gran repercusión en su educación a largo plazo. En cambio, tocar el violín requiere adquirir habilidades sensomotoras muy precisas y específicas. En conjunto, estas dos tareas parecían complejas y complementarias, y capaces de demostrar la viabilidad de nuestro planteamiento», explica Domenico Formica, coordinador del proyecto CONBOTS.
Desarrollo de tutores robóticos
El equipo del proyecto combinó en una única plataforma diferentes tecnologías como, por ejemplo, dispositivos robóticos, sensores ponibles y algoritmos avanzados de control y modelización. Los robots se diseñaron minuciosamente para conectar físicamente a dos personas que efectúan la misma tarea. Los dispositivos robóticos, denominados CONBOTS, se utilizan por parejas: cada persona interactúa con su propio robot y siente lo que hace su compañero, ya que los dispositivos están conectados a través de un algoritmo de control que posibilita la transmisión de fuerza y movimiento de un dispositivo a otro. Tomando el ejemplo de un profesor y un alumno que tocaban el violín, se desarrollaron dos exoesqueletos para el brazo y que cada uno debe llevar puesto mientras practican su técnica de arco. A continuación, se utilizan sensores ponibles para recopilar datos fisiológicos, como la frecuencia cardíaca y la conductancia de la piel, y parámetros de movimiento, como la suavidad del movimiento. Esos datos se introducen en modelos de aprendizaje automático para calcular el nivel de participación de los sujetos y modular la conexión física entre ellos. El equipo de CONBOTS utilizó la teoría de juegos como marco informático para modelizar las interacciones persona-robot y persona-persona durante las tareas. Además, se emplearon juegos serios de realidad aumentada, junto con los sensores ponibles y objetos equipados, para diseñar una interfaz de usuario bidireccional. «Las tecnologías desarrolladas pueden mejorar el aprendizaje motor y facilitar la adquisición de las habilidades motoras específicas necesarias para efectuar las tareas», comenta Formica. «No obstante, nuestro planteamiento se puede aplicar a otros contextos pertinentes, desde la rehabilitación motora hasta las ciencias del deporte».
Probar las ventajas
CONBOTS aportó ideas interesantes al campo. Por ejemplo, se demostró que la comunicación háptica mediada por robots es mejor que las señales visuales cuando las personas tienen que sincronizar sus movimientos. A pesar del inconveniente que supone trasladar estas tecnologías robóticas de los entornos de laboratorio a las tareas de la vida real, en el proyecto se alcanzaron todos los objetivos propuestos gracias a un equipo multidisciplinar formado por ingenieros, especialistas en robótica, psicopedagogos, musicólogos y profesores. La diversidad de conocimientos especializados permitió a los socios encontrar el mejor compromiso entre rendimiento técnico y facilidad de uso. Las últimas versiones de las dos plataformas robóticas se probaron con más de quince parejas de padres e hijos para el aprendizaje de la escritura a mano y con sesenta músicos para aprender a tocar el violín. Durante el proyecto se probaron diferentes soluciones tecnológicas con más de trescientos voluntarios.
Palabras clave
CONBOTS, robótica, robots, sensores ponibles, educación, habilidades motoras, aprendizaje automático
