Robot con espressioni facciali più realistiche

Un gruppo di ricerca ha sviluppato una tecnologia che consente agli androidi di esprimere dinamicamente i propri stati d'animo, come “eccitato" o ”sonnolento”, sintetizzando i movimenti facciali come onde in decadimento sovrapposte

La generazione automatica di espressioni facciali dinamiche per trasmettere gli stati interni di un robot, come l'umore, è cruciale per i robot di comunicazione. Al contrario, i metodi convenzionali si basano sulla riproduzione simile a un patchwork dei movimenti registrati, il che rende difficile ottenere transizioni fluide adattive delle espressioni facciali degli stati interni che fluttuano facilmente in base alle circostanze interne ed esterne dei robot. Per ottenere espressioni facciali adattive nei robot, progettare e fornire strutture profonde che generano dinamicamente movimenti facciali basati sullo stato affettivo del robot è più efficace della progettazione diretta di movimenti facciali superficiali.

Anche se l'aspetto di un androide è così realistico che potrebbe essere scambiato per un essere umano in una fotografia, guardarlo muoversi di persona può essere un po' inquietante. Può sorridere, corrucciare la fronte o mostrare altre espressioni familiari, ma trovare uno stato emotivo coerente dietro quelle espressioni può essere difficile, lasciandoti incerto su cosa stia realmente provando e creando un senso di disagio.

Finora, quando si permetteva ai robot che possono muovere molte parti del viso, come gli androidi, di mostrare espressioni facciali per periodi prolungati, si utilizzava un “metodo patchwork”. Questo metodo prevedeva la preparazione di più scenari di azione pre-organizzati per garantire che i movimenti facciali innaturali fossero esclusi, passando da uno scenario all'altro a seconda delle necessità.

Ciò pone però delle sfide pratiche, come la preparazione anticipata di scenari d'azione complessi, la riduzione al minimo dei movimenti innaturali evidenti durante le transizioni e la messa a punto dei movimenti per controllare in modo sottile le espressioni trasmesse.

In questo studio, pubblicato sul giornale Journal of Robotics and Mechatronics (1), l'autore principale, il dottor Hisashi Ishihara (2) e il suo gruppo di ricerca hanno sviluppato una tecnologia di sintesi dinamica delle espressioni facciali utilizzando “movimenti a forma d'onda”, che rappresentano vari gesti costituenti i movimenti facciali, come “respirare”, “sbattere le palpebre” e “sbadigliare”, come singole onde. Queste onde vengono propagate alle aree facciali correlate e sovrapposte per generare complessi movimenti facciali in tempo reale. Questo metodo elimina la necessità di preparare dati di azioni complesse e diversificate, evitando al contempo transizioni di movimento evidenti.

Inoltre, introducendo la “modulazione della forma d'onda”, che regola le singole forme d'onda in base allo stato interno del robot, i cambiamenti nelle condizioni interne, come l'umore, possono essere immediatamente riflessi come variazioni nei movimenti facciali.

«Fare progredire questa ricerca sulla sintesi dinamica delle espressioni facciali consentirà ai robot capaci di movimenti facciali complessi di esibire espressioni più vivaci e di trasmettere cambiamenti di umore che rispondono alle circostanze circostanti, comprese le interazioni con gli umani», afferma l'autore senior, il dottor Koichi Osuka (3). «Ciò potrebbe arricchire notevolmente la comunicazione emotiva tra umani e robot».

I dottor Ishihara aggiunge: «Piuttosto che creare movimenti superficiali, l'ulteriore sviluppo di un sistema in cui le emozioni interiori si riflettono in ogni dettaglio delle azioni di un androide potrebbe portare alla creazione di androidi percepiti come dotati di cuore».

Grazie alla capacità di adattare ed esprimere le emozioni in modo adattivo, si prevede che questa tecnologia migliorerà significativamente il valore dei robot comunicativi, consentendo loro di scambiare informazioni con gli esseri umani in modo più naturale e simile a quello umano.

Riferimenti:

(1) Automatic Generation of Dynamic Arousal Expression Based on Decaying Wave Synthesis for Robot Faces

(2) Hisashi Ishihara

(3) Koichi Osuka

Descrizione foto: Snapshot dell'espressione dell'umore assonnato realizzato su un robot Android per bambini. - Credit: Hisashi Ishihara.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Crossing the Uncanny Valley: Breakthrough in technology for lifelike facial expressions in androids