proposta de disseny d'un robot guia - museu blau EPSEVG - INTERACCIÓ PERSONA SISTEMA ANDREA ARTERO - ALBERT BERCERO - JOEL PLANA
proposta de disseny d'un robot guia - museu blau
LIVO Amb aquest robot l’usuari viurà des de dins, els continguts per mitjà de la interacció amb un ésser que els durà pels espais del museu d’una manera participativa. Livo, provinent de Folivora, que és el nom científic del peresós, pretén ser un robot proper com un animal que es deixa estimar, però a l’hora un estímul de sabiduría i coneixement per als usuaris. El seu aspecte transmet emocions i proporciona al Museu Natural un recurs guia per fer les visites quelcom interactiu i emocionant. Livo és per tant un reclam tant per a les famílies que visiten el Museu Blau buscant passar una estona entretinguda, com per als experts que requereixen informació destacada en àmbits científics.
1. RESUM EXECUTIU
p. 10
2. INTRODUCCIÓ
p. 11
3. OBJECTIUS
p. 13
4. ANÀLISI DEL SISTEMA I DE L'ENTORN
p. 15
5. DESCRIPCIÓ DE LA SOLUCIÓ PROPOSADA
p. 37
6. PLÀ D'AVALUACIÓ: PROBES AMB USUARIS
p. 53
7. CONCLUSIONS
p. 59
8. BIBLIOGRAFIA
p. 61
9. ANNEXES
p. 62
Els robots formen part de la vida de les persones i han de resoldre necessitats. 1. RESUM EXECUTIU En aquest projecte s’ha realitzat un estudi de l’estat actual de la robòtica i s’han analitzats els diferents robots presents al mercat, en un corresponent benchmarking. També s’ha realitzat un anàlisi del context, el Museu Blau de Barcelona, i s’han estudiat les necessitats tant del museu com dels usuaris, intentant realitzar una proposta adaptada als diferents tipus de públic que visita el museu. Aquesta proposta, s’inicia també amb les necessitats de millora de la plataforma Mashi. Finalment es justifiquen les decisions preses, i es detallen els aspectes tècnis i socials del robot proposat, i la seva interacció amb el museu i amb els usuaris.
Lainteraccióentreunapersonaiunrobotés tota una experiència sorprenent.
2. INTRODUCCIÓ L’evolució de la robòtica dins de la nostre societat és evident, i sobretot en el camp d’estudi de la psicologia. Els robots socials, que en principi poden crear un cert rebuig en la interacció amb les persones, han esdevingut un recurs emocional que ajuda a aquests usuaris d’una manera més eficient i atractiva. La inclusió dels robots socials en el dia a dia de les persones requereix d’un procés coevolutiu d’adaptació tants dels humans com dels robots. Per tant, la incorporació de robots socials que realitzin tasques pròpies dels humans és una realitat a la qual les persones s’aniran adaptant. 11
Tant els museus com les persones tenen la necessitat d’evolucionar constantment.
3. OBJECTIUS Amb la realització d’aquest projecte es planteja com a objectiu principal escoltar les necessitats dels usuaris, visitants del museu, i les del propi Museu Blau de Barcelona. També s’han de tenir en compte els requeriments exposats per de l’enginyer en robòtica i desenvolupador de la plataforma MASHI. Totes aquestes necessitats i requeriments han de confluir dins d’un mateix briefing de disseny que ajudi a desenvolupar el robot, dissenyat per millorar la interactivitat dins del museu i complementar la visita. El robot ha d’afegir novetat i ha de se amigable, per tal d’atreure als usuaris. El que es vol assolir mitjançant el procés de disseny, és una proposta de robot atractiva i adaptada a l’entorn i coherent amb les seves funcions. 13
Les persones necessiten als museus i els museus necessiten a les persones.
4. ANÀLISI DEL SISTEMA I DE L'ENTORN Per tal de conèixer tant l’entorn, els usuaris com tot el que envolta al museu es fa un estudi previ, basat en les visites realitzades i la recerca d’informació existent de robots actuals. Gràcies a la visita i la informció trobada es donarà lloc a la identificació de les necessitats tant dels usuaris com del propi museu, mitjançant les quals s’arribarà a un briefing. 15
BENCHMARKING Seguidament es qualifiquen alguns dels punts m茅s importants que es troben a diferents robots actuals. Es realitza una petita descripci贸 de cadascun dels robots i es quantifica amb valors del 1 al 5 els aspectes referents a: mobilitat, interacci贸, visibilitat, antropomorfisme, amigabilitat, funcionalitat i efici猫ncia.
MOBILITAT: Tant aspectes de desplaçament, com els relacionat amb la mobilitat de les seves parts del cos. INTERACCIÓ: Tot el que comporta un feedback per a l’usuari, tant el referent al contacte amb qualsevol part física del robot, la comunicació i la connotació d’aquesta envers l’usuari. VISIBILITAT: Les dimensions tenen molt a dir, tant el seu volum com els colors que donaran més presència o menys al robot dins el context on es troba. ANTROPOMORFISME: La semblança amb un ésser viu, ja sigui una persona o un animal, aquest aspecte és delicat, ja que un excés de semblança pot ser contraproduent. AMIGABILITAT: Les emocions que desperta el robot en contacte amb l’usuari són molt importants, ja que un robot no amigable tindrà dificultat d’interacció amb els usuaris. FUNCIONALITAT: Que la tasca que hagi de realitzar tingui un propòsit és important, tot i que el simple fet d’entretenir als usuaris ja és una tasca, els robots són capaços d’altres accions. EFICIÈNCIA: Que les tasques que realitzi les realitzi amb un temps no massa elevat és un punt a tenir en compte, ja que els robots han d’aportar una optimització de temps important.
17
BENCHMARKING Twendy
Un robot de suport per a persones amb mobilitat reduïda, dotat de dos braços articulats seguit de dues mans i dits que el permeten realitzar tasques domèstiques.
Jibo
Aquest és un robot petit, que tot i no tenir un aspecte de persona, desperta un nivell d’amigabilitat molt alt. El robot simula un ull i juga amb l’usuari en tot moment.
K5
Aquest robot amb aspecte de sergent de policia que és útil per a empreses com Microsoft. Es troba als seus edificis de Silicon Valley, la seva funció és de fer de guardes de seguretat.
Tico
Amb una cara molt semblant a wall-e desperta un gran sentiment d’amigabilitat. Tant les seves dimensions com la pantalla que ofereix a l’usuari el doten de gran presencia visual com d’un grau de funcionalitat elevat. presencia visual com d’un grau de funcionalitat elevat.
BENCHMARKING Vgo
Un robot de telepresència simple amb una estètica minimalista. Les rodes que incorpora li donen mobilitat, i la pantalla permet interactuar juntament amb la càmera.
Robovie-R3
És un robot petit d’aspecte molt amigable, amb dos braços seguits de dues pinces amb la funció de mans. No té boca, però els ulls que té són molts expressius.
Icub
Es tracta d’un robot amb presencia de nen, que està preparat per aprendre. El seu aspecte realment és semblant al d’un infant, però el seu nivell interactiu és molt elevat.
Double
Robot de telepresència realment simple, basat en unes potents rodes que el doten d’una gran mobilitat. Té una pantalla suportada per una estructura vertical que permet a l’usuari interactuar amb la persona de la pantalla.
19
BENCHMARKING Asimo
Amb un aspecte d’astronauta aquest robot permet realitzar un gran nombre d’accions de la mateixa manera que interactuar un usuari qualsevol, però la seva mobilitat és limitada.
Pepper
Aquest robot aporta una gran eficiència, amb un grau d’amigabilitat molt elevat i un aspecte humà considerable. La interacció és realment un punt fort ja que a més d’estar dotat de braços disposa d’un pantalla central.
Riba II
És un robot assistent d’infermeria que permet, amb els seus poderosos braços, aixecar a persones amb mobilitat reduïda per traslladar-les des d’un llit a un altre.
Reem
Aquest robot de telepresència té un aspecte molt similar al d’un ésser humà. Disposa de dues cames que el fan més semblant a les persones. És eficient i amigable, aquest robot es considerat un dels punters actuals.
BENCHMARKING Frog
Es tracta d’un robot de telepresència té un aspecte sinuós d’un ésser entranyable. Al tractar-se d’un animal, la granota, el seu grau d’amigabilitat és més elevat.
Dbo
Petit robot d’aspecte d’un nen grassonet, desperta a l’usuari un grau d’amigabilitat molt alt. Es tracta d’un robot compacte i amb una mobilitat destacable.
E-one
És un robot de petites dimensions amigable i molt simple. Té un aspecte molt futurista i uns ulls que centren totes les mirades. Pel que fa a la mobilitat incorpora dues rodetes.
Papero
Es tracta d’un robot petit, d’aspecte afable i amigable, igual que en els anteriors casos, les seves dimensions són petites, i no li donen una presència gaire destacable.
21
CONTEXT D'ÚS ESCENARI FÍSIC ► Espai
El Museu Blau de Barcelona es troba al parc del Fòrum,
Els principals visitants són famílies amb nens petits, per
es tracta d’un edifici modern i diferent als altres museu,
tant el robot ha de contemplar que hi haurà nens movent-se
dissenyat pels arquitectes Herzog & de Meuron l’any 2004.
per dins del museu. Degut a això, posar uns braços amb una
Està situat a prop del mar i es tracta d’un espai obert i dinàmic,
amplia llibertat de moviment no és oportú.
molt representatiu i útil en el context de la problemàtica
L’espai del museu està distribuïts en dues plantes, incloent
mediambiental actual.
les àrees internes. La planta del museu és triangular, tot
Es tracta d’un espai tancat on la superfície del terra és llisa
i que l’exposició de referencia, Planeta Vida, és la principal
i uniforme, de tal manera que un robot hi pot circular amb
atracció. Els altres espais estan destinats a exposicions
facilitat pel seu interior. Les parets són opaques, per tant no
temporals, la botiga, aules, la Mediateca, el Niu de ciència i
hi ha problemes de detecció de límits de circulació per part
espais d’atenció i informació al públic.
del robot. No és un museu molt concorregut entre setmana, però els cap de setmana, especialment diumenge a la tarda és quan s’hi troben més visitants.
23
► Exposició
Planeta Vida
Com ja s’ha esmentat, l’exposició principal és el Planeta Vida, i per tant és dins d’aquest espai on el robot realitzarà la seva activitat. Es tracta d’una exposició permanent on s’expliquen aspectes químic i físic del planeta i els éssers vius. Aquest espai està estructurat en tres grups: La biografia de la Terra (on es descriu la història de la vida i la evolució del planeta), La Terra avui (on s’explica com és la Terra actualment) i Les illes de ciència (que són petites exposicions aïllades). Una de les principals atraccions que cal ressaltar són les taules interactives i les zones d’audiovisuals. Per tant, depenent del tipus d’usuaris, cal potenciar els espais o activitats més atractius. Per exemple en el cas de les famílies cal focalitzar en els espais de d’interacció i diversió.
25
► Accessibilitat
S’ha pogut veure al plànol, es tracta d’un museu accessible per a persones amb cadira de rodes. Entre d’altres, compta amb ascensor d’accés al museu i disposa de cadira de rodes per als visitants que la necessitin. També està adaptat a les persones cegues, i compta amb un encaminador podotàctil d’accés al punt d’informació, de plànol en relleu i Braille. Algunes peces de la col•lecció estan destinades a ser tocades i per tant són molt atractives per a les persones cegues. Per això a l’hora de dissenyar un robot que circuli per el museu cal tenir en compte que hi haurà persones en cadira de rodes o cegues a l’espai. Així, el robot dissenyat ha de tenir la capacitat de relacionar-se amb persones amb discapacitats.
ENTORN SOCIAL Els entorns socials abasten aspectes físics, relacions socials
El robot, també ha de tenir la capacitat de detectar obstacles
i entorns culturals d’interacció. En el cas d’aquest robot
i poder calcular una ruta segura. Ha de tenir en compte el
guia de museu, cal tenir molt en compte la interacció no
comportament de les persones, les quals sentiran curiositat
verbal. El robot que es planteja no tindrà la capacitat de
per ell i s’hi aproparan.
mantenir conversacions amb les persones, tot i que narrarà
El robot ha d’aconseguir captat l’atenció dels visitants, i ajudar
informació.
a seguir amb la visita i conduir-los. També es important
Cal tenir en compte el comportament d’un guia humà, per
preguntar pels interessos dels visitants, per adaptar la visita
poder aplicar-lo al robot. En el cas del Museu Blau, les visites
a les seves preferències.
no acostumen a ser guiades i no hi ha guies dins de l’espai
Un tret característic dels guies de museu és que aporten
Planeta Vida.
curiositats o anècdotes que no es troben a l’exposició i que
Generalment un guia de museu es dedica a ajudar i a explicar,
ajuden a connectar amb les visitants.
però també interactua amb els visitants. Cal incorporar
Cal tenir en compte que els visitants acostumen a fer
aspectes com el contacte visual, l’expressivitat facial i la
fotografies, i per tant cal que el robot deixi un període de
capacitat de assenyalar de les persones dins del disseny del
temps per fer-les, en els llocs més atractius del museu.
robot.
És important conèixer l’actitud dels visitants, i com
La mirada i els gestos són molt importants i ajuden a explicar
reaccionen davant del robot. Per això cal que s’incorpori una
la història. Cal fer servir la mirada per mantenir l’atenció i
càmera que permeti obtenir feedback dels usuaris, per poder
per transmetre les sensacions del robot.
millorar el robot en relació a la resposta dels visitants. 27
ROL El principal rol d’un robot guia de museu ha de ser el de
Aquestes visites han d’estar relacionades amb el temari
proporcionar informació als visitants, i ajudar-los a moure’s
estudiat a l’escola i ha de servir per que els nens aprenguin
per l’espai. També té la missió d’entretenir, ja que el robot es
de manera didàctica.
converteix en una atracció en si mateix.
A les visites per a experts, cal donar llibertat al visitant
Es tracta d’un robot guia en un espai públic i per tant el
per triar la temàtica que li interessi i el robot ha de donar
paper del robot ha d’acomplir les expectatives que els usuaris
informació més concreta i detallada. En aquest cas el robot
tenen, dins de l’entorn social concret. En el cas del Museu
actua com a expert i dona dades més específiques.
Blau, el rol concret a desenvolupar és el de realitzar visites
guiades per a grups, famílies, experts o escoles. El museu és molt complert i es detecta un excés d’informació, que pot no ser d’interès per a tots els visitants. El paper del robot és el de realitzar una visita concreta depenent del tipus d’usuari. En el cas de les famílies o grups, es planteja una visita més lúdica que focalitzi en les peces més atractives del museu, que passi per alt les parts més específiques i tècniques, i que permeti escollir la durada d’aquesta. Pel que fa a les escoles, cal realitzar una visita pautada amb el centre docent i que incorpori activitats educatives.
FUNCIONS Per poder definir correctament les funcions que durà a
Pel que fa a la interacció entre els visitants i el robot, el més
terme el robot, primer cal observar quines son les funcions
adient és incorporar una pantalla tàctil amb la qual els
principals d’un guia de museu. Aquestes són informar, donar
usuaris puguin comunicar-se de manera efectiva.
indicacions, fer més amena la visita i acompanyar durant el
► Navegació
recorregut.
Un altre aspecte a tenir en compte és la navegació social,
Per a un robot acompanyar durant la visita pot ser un
ja que la funció del robot no només és la de desplaçar-se de
problema si no es fa càrrec de la situació social dels visitants,
manera eficient, també cal que el moviment sigui adequat a
ja que no es conscient de si el segueixen o no.
allò que les persones esperen.
Per tant cal que la navegació s’adapti a l’entorn adaptació
El comportament del robot s’ha d’adequar a les normes
a l’entorn. Per tal de poder conèixer si el segueixen, és
socials, i ha de generar confiança. Per exemple, si s’acosta a
convenient detectar als usuaris als quals està guiant. En
una persona i frena de sobte al davant de la persona, no sap
el cas del Museu Blau, això és fàcil d’aconseguir ja que als
si pararà o no, i la persona pot pensar que es xocarà.
tiquets d’entrada s’hi poden incorporar unes etiquetes RFID.
Per tant cal sobredimensionar els aspectes de prudència, per
Un altre problema que cal resoldre és la possible aglomeració
tal de generar confiança. Aquesta confiança es construeix a
de gent al voltant del robot. Cal que aquest, en cas que no
partir del disseny i de l’aparença. No només es dissenya el
trobi una ruta segura sense obstacles, emeti un missatge per
cos, sinó la conducta, que en aquest cas ha d’estar relacionada
tal que els visitants deixin pas al robot.
amb l’aparença.
social
29
TASQUES Degut a la diversitat de públic que visita al museu, el robot
Abans d’anar cap a la propera parada cal donar un marge de
adequarà les tasques a realitzar en funció dels usuaris.
temps d’un minut aproximadament per tal que els visitants
Primerament cal deixar als usuaris escollir el seu idioma
puguin realitzar fotografies. El robot s’ha d’assegurar que
abans de començar a guiar la visita
estiguin tots els usuaris i ha de calcular una ruta segura
Tot seguit l’usuari haurà d’indicar a la pantalla quina opció
abans de començar a desplaçar-se.
prefereix, visita escolar, visita familiar/en grup o visita per a
En cas que no estiguin tots o que no trobi una ruta sense
experts. Abans de començar el recorregut caldrà que el robot
obstacles caldrà que reprodueixi un missatge, com per
conegui el número de persones que l’acompanyaran, de
exemple “Continuem amb la visita, veniu nois!”, o “Si us
manera que caldrà que els visitants acostin els seus tiquets
plau, deixeu pas!”.
a un lector incorporat en el robot.
D’aquesta manera s’anirà avançant cap a les següents
En cas que es triï l’opció per a famílies, els usuaris triaran
parades fins arribar al final de la visita, on es preguntarà als
una durada aproximada del recorregut i es començarà la
usuaris si volen veure alguna cosa més i en cas negatiu se’ls
visita guiada. El robot donarà un missatge introductori i
si acomiadaria.
començarà a explicar la primera parada, que és la formació
En cas que tinguin interès per veure més del museu, se’ls
i evolució de la terra.
obriria el menú per a visites per a experts on podrien indicar
Davant del globus terraqüi que simula la formació del
les peces o àrees que volen visitar amb més detall. Cal tenir
planeta Terra i l’evolució fins a l’actualitat, en el qual es pot
en compte que gràcies a la pantalla interactiva que incorpora
veure des del Big Bang fins al desplaçament de les plaques
el robot, els visitants podran aturar la visita guiada en tot
tectòniques, el robot activarà la reproducció i narrarà els
moment i canviar la configuració d’aquesta.
fets que succeeixen.
STORYBOARD
31
FLOW DIAGRAM
INICI
Selecció de l’idioma
Comprovar ruta sense obstacles i segura
Llegir les etiquetesRFID
Missatge: Deixeu pas siusplau ... No
CATALÀ
CASTELLÀ
ANGLÈS
Sí Selecció del tipus de visita
Hi han obstacles?
Sí
No
Missatge: Benvinguts al museu ...
Parada 2 + comprovacions Parada n + comprovacions
ESCOLAR
FAMILIAR
EXPERTS
Parada 1: Globus terraqüi, activació de l’activitat i reproducció d’àudio.
Comprovar que hi estan tots els visitants
Durada de la visita
Missatge: Continuem amb la visita ... 1h 30m
2h 30m 4
Missatge: Escanegeu els vostres tiquets ...
h
Hi estan tots?
Sí
No
Final de la visita
Veure més? No Missatge: Moltes gràcies per visitar ....
FINAL
Sí
ESTUDI DE SOLUCIONS
Després d’haver realitzat els estudis pertinents i haver
S’estudia la incorporació d’una pantalla, a la panxa o ala
estudiat en profunditat el museu i els usuaris s’ofereixen
braços del robot, ja que és un aspecte que pot ajudar molt a la
diverses propostes. Totes elles inspirades en el museu i amb
interacció, i l’expressivitat dels ulls també és un aspecte molt
aparença de tipus animal, ja que es tracta d’un museu de
important. També es contempla en les diverses solucions
ciències naturals.
que la mobilitat es dugui a terme mitjançant rodes.
33
USUARIS POTENCIALS ► PÚBLIC
DIVERS
El museu està destinat a diversos tipus d’usuaris, com famílies, adults, grups, col•legis i professionals. Pel que fa a les famílies, durant la visita pares i fills poden realitzar activitats conjuntament. El Museu organitza jocs, tallers i d’altres activitats amb les quals es pretén inculcar respecte i l’interès per la natura. Els adults poden optar per assistir a conferències, debats o col•loquis que s’organitzen al museu, si estan interessats en les ciències naturals i el medi ambient. També poden participar en activitats per a adults. En el cas de les visites en grups, que han de ser d’un mínim de 10 persones, s’ofereixen visites guiades per a grups, en el cas que ho sol•licitin prèviament. Les visites escolars que es realitzen al museu van acompanyades d’activitats educatives. El museu també realitza projectes amb escoles, amb alumnes i professors que permet dur a terme activitats educatives o de recerca.Pel que fa al públic expert o professional, el museu ofereix una sèrie de recursos de formació, com ara trobades, seminaris o jornades.
► EDATS
Els usuaris habituals del museu són tant alumnes d’escoles de primària i secundària, com famílies i curiosos. Però l’usuari potencial a qui s’adreça el robot són les famílies, concretament amb fills d’edat compresos entre edats dels 6 als 10 anys. Les edats dels pares poden ser molt diverses, i oscil•laran entre els 25 i els 50 anys. Per tan el robot ha de ser capaç d’interactuar tant amb els membres més petits de la família com amb els més grans. ► GÈNERE
Tant nens com nenes, el robot no exclou cap gènere. Pretén ser un punt d’interès tant infantil com per als pares. En el cas del Museu Blau, que està destinat a qualsevol tipus de públic es contempla que el robot interactuarà amb homes, dones, nens i nenes indistintament.
► PREFERÈNCIES
Els usuaris solen ser persones interessades en el medi natural, així com tot el que comporta aquest, espècies animals, vegetals i minerals. És per això que dotar al robot d’un aspecte que pugui recordar les formes animals ajudarà a assolir un grau d’amigabilitat òptim. ► CAPACITAT
I DEFICIÈNCIES
El públic que habitualment visita el museu pot ser no són experts en el tema, però tenen uns coneixements mínims sobre ciències naturals. Al tractar-se de famílies amb nens d’entre 6 i 10 anys, tant pares com fills tenen un mínim de coneixement tecnològic, suficient com per interaccionar amb un smatphone, i per tant també amb el robot. Cal tenir en compte que degut a que el museu és molt accessible per a persones discapacitades. Per tant cal que el robot estigui adaptat a persones cegues i/o amb cadira de rodes.
35
Dins la natura es troba la inspiració per al disseny més coherent. 5. DESCRIPCIÓ DE LA SOLUCIÓ PROPOSADA ► DESCRIPCIÓ
DEL SISTEMA ACTUAL
El robot MASHI està format per una estructura vertical on es troben ubicades una plataforma mòbil inferior, que suporta un ordinador o placa base. Aquesta envia les senyals a un microcontrolador Arduino que acciona els sensors i dispositius com la càmera o la pantalla, que estan situades a la part superior de l’estructura. Actualment la plataforma MASHI no incorpora una estructura que recobreixi els elements esmentats, per tant cal dissenyar un recobriment que protegeixi els elements interns del robot. És necessari dissenyar una carcassa que doni sentit i forma exterior al robot, que sigui atractiva per als usuaris als quals va dirigit, en aquest cas famílies, i que afavoreixi la interacció.
37
► REQUERIMENTS
El projecte sorgeix de la necessitat de Dennys Paillacho de disposar d’una estructura exterior que recobreixi el robot que ha dissenyat, el MASHI. Per tant cal tenir en compte els requeriments i les necessitats exposades. > Moviment: espai i mobilitat. El robot s’ha de poder desplaçar de manera autònoma, ja que actualment ho fa de manera teledirigida. Cal idear un sistema amb el qual el robot sigui capaç de percebre el seu entorn i localitzar obstacles per tal de poder calcular una ruta idònia i poder moure’s lliurement per l’espai sense xocar. > Comunicació: interacció face-to-face, body language i expressar emocions. El robot ha de ser capaç de comunicarse i d’interactuar amb els visitants, per tant cal tenir en compte aspectes com la comunicació visual i els gestos. > Aspecte: fàcil reconeixement del robot per l’usuari. L’aspecte ha de ser el més amigable possible, fent que les persones amb les quals hi interactua se sentin còmodes i hi confiïn.
L’aspecte ha de fer referencia a les funcions que realitzarà. > Affordances socials: el significat i la repercussió de les característiques. El robot ha d’actuar conforme a les normes de conducta establertes per les persones i cal que l’aparença permeti identificar allò que farà. Per exemple, si te boca parlarà o si te braços els mourà. > Dispositius: tecnologia necessària, materials i components. Cal implementar la tecnologia necessària per tal que compleixi la seva funció. També s’ha de tenir en compte la tecnologia que ja te incorporada per conservar-la o proposar millores. > Estructura: Suport del pes. Actualment la plataforma mòbil suporta un pes de 30 kg aproximadament, i per tant l’estructura proposada ho ha de contemplar. També s’ha de tenir en compte que el pes ha d’estar situat a la part inferior per evitar bolcament.
39
► DESCRIPCIÓ
TÈCNICA
> DISPOSITIUS I SENSORS A UTILITZAR (1) Càmera: es fa servir una càmera de dimensions reduïdes, situada al nas. Aquesta càmera permet obtenir la imatge dels visitants i observar les seves reaccions. És important obtenir aquest feedback, per tal de poder millorar la interacció entre el robot i els visitants del museu. La càmera triada és una TTL Serial Camera, ja que permet aconseguir imatges en color a una resolució de 640x480
(1) TTL Serial Camera
(2) Hokuyo UST-05LN
píxels, que és suficient per a la seva funció. Les seves dimensions són molt reduïdes (32mm x 32mm) i té un abast d’entre 10 i 15 metres com a màxim. vulguin fer la visita acompanyats per el robot hauran d’apropar els seus tiquets al lector a l’inici de la visita. (2)Detector d’obstacles: per tal que el robot es pugui desplaçar de manera autònoma és necessari incorporar un detector d’obstacles. Tenint en compte que al museu les parets són opaques, és fa servir un detector làser, Hokuyo UST-05LN, que permet mesurar distancies en un rang de fins a 5 metres.
(3) Bateria recarregable: per tal que el robot pugui desplaçarse, també cal que compti amb una bateria que subministri l’energia necessària per a la realització de les seves tasques. Aquesta bateria ha de donar-li una autonomia suficient com per a poder estar en funcionament durant 10 hores, que és el temps màxim diari que el museu està obert al públic. Han der ser bateries recarregables, per tal de poder-les reutilitzar, d’aquesta manera el procés de càrrega d’energia serà àgil.
(4) Detector persones: aprofitant la necessitat de disposar d’un (3) Bateria recarregable
tiquetquecalconservarduranttotalavisita,esdecideixincorporar dins de cada tiquet, una etiqueta RFID passiva. Les etiquetes passives no posseeixen d’alimentació elèctrica, ja que el senyal ve donat per el lector. Les etiquetes RFID més petites tenen un abast d’uns 10cm, que és idoni per a la funció que tenen en aquest cas. La funció d’aquestes etiquetes és identificar les persones a les quals el robot guiarà durant la visita, per tal de poder saber si l’estan seguint, i interactuar millor amb els usuaris. Per tal de llegir aquestes etiquetes RFID, cal disposar d’un lector que es troba incorporat a la part inferior de la pantalla. Els visitants que vulguin fer la visita acompanyats per el
(4) Lector RFID
robot hauran d’apropar els seus tiquets al lector a l’inici de la visita.
41
(5) Botó d’emergència: és necessari incorporar un boto d’emergència, per evitar qualsevol perill. Aquest botó ha der ser visible, però ha d’estar situat lluny de la zona d’interacció, per tal d’evitar confusions. Ha d’anar acompanyat d’un missatge d’advertència, per tal d’evitar que els visitants el premin sense que es produeixi una emergència. (6) Microcontrolador- Arduino: per tal de fer funcionar el robot, és necessari un microcontrolador que gestioni el moviment. Actualment el sistema MASHI incorpora un portàtil, però el més adient és canviar-lo per una placa base. D’aquesta manera s’aconsegueix compactar la mida del
(5) Botó stop emergència
(6) Micro Arduino
(7) Rodes Segway
(8) Pantalla tàctil
robot. (7) Rodes: es proposa un sistema de dues rodes, de funcionament similar al sistema Segway, d’aquesta manera els moviment dels robot semblaran menys mecànics. (8) Pantalla tàctil: per agilitzar la interacció entre el robot i els usuaris es decideix incorporar una pantalla al robot, amb la qual els usuaris puguin decidir quin tipus de visita fer o on anar. Aquesta pantalla serà la base de la interacció entre el robot i les persones, ja que gracies a ella els usuaris comunicaran les seves necessitats al robot. Les dimensions de la pantalla són 30x44 cm.
(9) Micròfon: el robot disposarà també d’un micròfon per tal d’enregistrar el so exterior. Això també ajuda a l’obtenció de feedback, ja que d’aquesta manera es poden enregistrar els comentaris que fan els visitants respecte al robot i detectar els punts a millorar. El micròfon utilitzar és un micròfon de condensador electret, de dimensions reduïdes. Es situarà als dos cantons del cap de robot a mode d’orelles, d’aquesta manera es donarà la sensació de que el robot escolta el que els usuaris diuen.
(9) Micròfon
(10) Altaveu
(10) Altaveu: per tal que el robot reprodueixi missatges s’instal·larà un altaveu situat al nas, ja que és una zona propera a la boca i donarà sensació de que està parlant. Per poder encabir l’altaveu al nas, aquest ha de ser de dimensions petites. L’altaveu té la funció de reproduir missatges enregistrats prèviament, que es reproduiran durant la visita quan sigui corresponent. (11) Ulls: els ulls es reproduiran en dues pantalles LEDS, una per a cada ull. Aquestes pantalles són amb fons negre i amb les ninetes representades en color blanc. Es decideix que els ulls es reprodueixin en una pantalla,
(11) Pantalla LED flexible
per tal de que es moguin de manera més lliure i poder representar un rang més elevat d’emocions i sensacions. 43
> SISTEMA DE COMUNICACIÓ A UTILITZAR Un sistema de comunicacions és un conjunt de xarxes de comunicacions individuals, que tenen un propòsit comú, són tècnicament compatibles i funcionen conjuntament, amb la finalitat de comunicar. En el cas d’aquest robot, el sistema de comunicació a utilitzar és molt ampli i engloba tant la parts visual, auditiva i tàctil. Pel que fa al robot, aquest rep els missatges a traves de la pantalla i respon amb un missatge a la pantalla i/o amb la reproducció d’àudio. Però també fa servir l’expressivitat dels seus ulls per a mostrar el seu estat. Per exemple si els visitants no el segueixen els seus ulls mostraran descontentament, o quan estigui explicant anècdotes o fets curiosos els seus ulls mostraran sorpresa. Pel que fa als visitants del museu, aquests es comunicaran de manera tàctil amb el robot, fent servir la pantalla, i rebran els missatges de manera acústica i/o visual. Els dispositius i sensors esmentats anteriorment (micròfon, altaveu, detector de persones, etc) conformen el sistema de comunicació a utilitzar.
45
> MATERIALS Pel que fa al material de l’estructura exterior, es considera adient seleccionar un material tou i flexible que permeti moviment, ja que els robots de cos dur són de major complexitat mecànica i tenen un rang de moviment limitat. A continuació es mostren els dos materials proposats per al disseny de la carcassa del robot. TPU (Thermoplastic Polyurethane) El poliuretà termoplàstic és una de les varietats existents dins dels poliuretans. Es caracteritza per la seva alta resistència a l’abrasió, al desgast., a la tracció i l’esquinçament És un material amb una bona capacitat d’amortiment i amb molt bona flexibilitat. És tenaç i d’excel·lent recuperació elàstica. Aquest elastòmer pot ser conformat pels processos habituals per termoplàstics, com emmotllament per injecció, extrusió i bufat. També es tracta d’un material que pot ser reciclat amb facilitat, igual que els altres termoplàstics. Pel que fa a l’aparença, pot ser transparent o completament opac, depenent del grau de cristal·linitat. La seva baixa viscositat de la massa fosa fa que s’adapti molt bé els detalls del motlle, i per tant permet obtenir formes més complexes que d’altres plàstics.
Els usos més freqüents d’aquest material són el recobriment de cables, mànegues, tubs i perfils flexibles, fibra tèxtil elàstica, calçat esportiu, i carcasses flexibles. Soft Robotic Actuator Es proposa fer servir aquest nou material, ja que la robòtica tova és una àrea d’investigació que s’inspira en animals invertebrats, com les
estrelles de mar o els cucs, per
desenvolupar alternatives als robots de cos dur. Està basat en unes xarxes pneumàtiques, que són una sèrie de canals que s’inflen quan es pressuritza, i d’aquest manera es genera moviment. Es tracta d’un material lleuger i fàcil de manipular, i que per tant és òptim per al disseny del robot. Aquest moviment es controla mitjançant la modificació de la geometria de les càmeres incorporades i en funció de les propietats del material de les parets. Quan es pressuritza un actuador, l’expansió es produeix en les regions menys rígides, és a dir, a les estructures més fines. Per construir aquest actuador, el cos principal i la base es fabriquen per separat i després són enganxades entre si. La base de l’accionador és una placa rectangular simple. El cos principal és més complex es fabrica fent servir un motlle senzill que es pot imprimir amb una impresora3D. Al ser un material molt nou que requereix d’una tecnologia més elevada, es decideix optar pel TPU.
47
CARACTERÍSTIQUES SOCIALS DEL ROBOT ► APARENÇA
Degut a la temàtica del museu, les ciències naturals, l’aspecte del robot ha de ser coherent amb l’entorn i el context. La incorporació d’un agent extern, com un robot, que a simple vista pot semblar futurista i excessivament tecnològic, pot generar confusió dins d’un entorn tant natural com el Museu Blau, per tant cal adaptar el robot i dotar-lo d’un aspecte més natural. Es decideix optar per un aspecte animal, ja que és la manera més idònia per relacionar el robot amb el museu, i així donar sentit a la seva integració. Després d’estudiar diferents formes animals que puguin ajustar-se al concepte de robot guia per al Museu Blau, es decideix fer servir l’aparença d’un peresós. Aquest animal és amigable pel seu aspecte, un exemple clar és el seu ús a pel·lícules de Disney com Ice Age on apareix com a personatge divertit i entranyable.
Braços
Boca
La incorporació braços és un punt crític, per això es decideix
Pel que fa a la boca, es decideix que no en tingui, i es proposa
que el robot en tingui però aquets només realitzen la funció
que el so s’emeti des del nas, per intentar reproduir el so des
de sostenir una pantalla, que serveix per que els visitants
d’una zona propera a la boca.
interaccionin amb el robot.
El fet de no tenir boca és positiu, ja que el robot no té
Uns braços amb mobilitat elevada poden ser perjudicials, ja que
la possibilitat de mantenir una conversació de manera
tot i quepermetinassenyalarobjectesirealitzargestospropisdels
autònoma (tot i que reprodueix missatges) , per tant evita
humans,potsermotiudeconflicteipotxocaramblespersonesque
que les persones esperin una resposta per part del robot.
estan al costat. Color Ulls
Pel que fa al color, s’intenta imitar el color de l’animal que
Els ulls, com ja s’ha esmentat, són de fons negre amb la
representa, tot i que el blanc és el color predominant, ja
nineta blanca, el seu contorn imita la forma exterior dels ulls
que és un color neutre que dona sensació de simplicitat i
d’un peresós. Es tracta d’una proposta simple, però tot i això
que no carrega la vista dels usuaris. És un color que genera
són expressius i permeten expressar sentiments i emocions.
tranquil·litat i que no altera de manera negativa l’estat d’ànim de les persones.
Nas Es decideix incorporar un nas, ja que el peresós en té un de vistós, per tant dona un aspecte més animal al robot. Aquest també serveix per encabir l’altaveu i la càmera de manera discreta i ajuda a ocultar aquests elements. 49
► AFFORDANCES
SOCIALS
Un Affordance Social és un tipus d’affordance que es refereix a les propietats d’un objecte que permeten la realització accions socials, com per exemple interactuar o comunicarse. En el context de la interacció entre persones i robots, els Affordance Socials fan referencia al comportament del robot. En aquest apartat es tracta la unió entre les capacitats cognitives i el comportament del robot dins del seu entorn, el Museu Blau, tenint en compte la interacció amb els usuaris. Cal destacar que l’aspecte del robot és força infantil, però no en un grau que els adults puguin arribar a rebutjar. Es tracta, per tant, d’un robot d’aspecte atractiu per als nens petits, però que gracies a la seva senzillesa també ho és per als adults. Es decideix dotar al robot d’un aspecte que genera confiança als usuaris, que genera coherència amb el seu rol de guia per a museu. Al tractar-se d’un robot cal trobar un punt mig entre l’autoritat que transmet un guia de museu sense fer que els usuaris sentin que no tenen el control de la situació, això s’intenta aconseguir amb les seves dimensions.
Que l’alçada del robot sigui de 1,3m ajuda en aquest aspecte, ja que els adults se situen, a nivell de mirada, per sobre i sentiran que controlen la situació en tot moment. Com ja s’ha esmentat, el robot transmet els seus sentiments i emocions a traves dels ulls, d’aquesta manera s’aconsegueix que els visitants empatitzin amb el robot. Finalment la incorporació d’una pantalla potencia el grau d’interactivitat, però per tal de ser coherents i no depositar-la a la panxa de l’animal-robot es decideix col·locar als braços d’aquest, essent una característica essencial d’aquesta espècie, uns braços llargs i ferms. ► HABILITATS
DE COMUNICACIÓ
Es creu convenient no incloure una boca al robot, així no donant lloc a la confusió. El robot pot emetre sons i reproduir missatges, però no pot mantenir una conversació ni contesta preguntes, per tant la comunicació verbal es minimitza. La comunicació no verbal es transmet a través dels ulls i la pantalla. Tant en la transmissió de coneixement o informació amb la pantalla, com amb la connexió emocional que pot crear-se entre l’usuari i el robot per mitjà de la mirada.
51
Tot disseny està relacionat amb l’usuari i aquest determinarà les característiques.
6. PLÀ D’AVALUACIÓ: PROBES AMB USUARIS Per tal d’aconseguir que el robot s’adeqüi a la seva funció i a l’espai on es mourà, sempre que sigui possible, s’ha de situar el robot en context i observar com interacciona amb l’entorn i amb les persones. Per a la realització d’aquest robot guia de museu es realitzen dos plans d’avaluació, un per analitzar les necessitats del museu i un altre per avaluar el grau d’amigabilitat del robot.
53
PROPÒSIT I OBJECTIU
Els plans d’avaluació o tests amb usuaris s’apliquen per tal de detectar els punts dèbils del robot, i proposar així una solució. El principal objectiu és conèixer el punt de vista dels usuaris i mitjançant el feedback obtingut realitzar les pertinents modificacions. En aquest cas, com tenir el robot de manera física no és possible, es realitzaunanàlisiexhaustiusdelesinstal·lacionsdelmuseupertal d’identificar els espais on es mourà i que hi farà en ells. Posteriorment, en compraren imatges del robot amb d’altres del benchmarking i es mostren a un grup de nens per analitzar quins són els punts fort i febles, pel que fa a l’estètica.
AVALUACIÓ PRÈVIA Abans d’iniciar el procés de disseny del robot es realitza una Esvisita al museu i es parla amb el personal, els quals en donen la informació necessària per poder identificar la funció més adient per al robot guia de museu. Com ens expliquen al museu les visites no es fan guiades, i per tant el robot no substituiria la tasca de les persones que hi treballen. Un altre aspecte a destacar del museu i que influeix molt en el disseny del robot, és que el públic és predominantment familiar i els diumenges són el dies de més afluència. Desprès de recórrer el museu s’observa un excés d’informació, que per a un públic habitual. Per tant una funció molt adient a realitzar és la de compactar aquesta informació i portar als visitants cap a les zones de més interès. El museu té molt punts a destacar que e l fan diferent a la resta, com les pantalles interactives, els audiovisuals que es mostren per les parets del museu, l’expositor d’animals i el terra interactiu. 55
AVALUACIÓ FINAL Després de definir la solució i de desenvolupar el robot
El Robovie, en canvi destaca per tenir aspecte de nen i ser
proposat, es realitza un test amb un grup de 6 nens d’edats
molt expressiu. Pel que fa al nostre robot, el Livo, els nens
entre 5 i 12 anys.
consideren que es divertit ja que sembla un animal i això els
Per a aquest anàlisi es compra l’aspecte de les cares i dels ulls
hi atrau.
dels robots amb un grau d’amigabilitat més alt estudiats al
Desprès de demanar els nens que indiquessin que els hi
benchmarking (Jibo, Tico i Robovie) amb les de la proposta.
agrada de cada robot, també se’ls hi pregunta per el que no. Del Jivo no els hi agrada que no tingui extremitats, ja que
S’observa que per als nens el més divertit és el Jivo, potser
creuen que és molt estàtic.
perquè no té aspecte humà. De tots tres el que desperta més
Del Tico el que menys agrada és contradictori, ja que també
tendresa és el Tico, degut al seu aspecte trist.
és el que més agrada, la sensació de tristesa. Per això ens diuen que els hi resulta maco però que no hi passarien gaire temps jugant amb ell.
(*) Jibo
(**) Tico
(***) Robovie-R3
Del Robovie, no hi ha res que no els hi agradi, i la majoria dels nens el trien com a preferit. El que no agrada del Livo és la seva simplicitat, i els hi agradaria més si fos més acolorit. Per tant, desprès de realitzar aquest test a usuaris, podem dir que els aspectes a millorar són la gesticularitat i l’expressivitat dels ulls. També com a possible millora caldria incorporar un altre color que el fes més atractiu.
(****) Livo 57
Ens trobem només en l’inici d’una etapa de constant canvi.
7. CONCLUSIONS Realitzar aquest projecte ha estat una experiència diferent. El coneixement del món de la robòtica era limitat, però gràcies a la recerca i l’anàlisi el grup ha assolit competències per poder fer una proposta coherent amb les necessitats del museu, dels usuaris i de la plataforma MASHI. Tècnicamentlaviabilitatdelsistemaideatesveurepercutidaperl’escàstesteigambusuaris. El factor humà, l’acceptació social, la implantació i la seva final comercialització queda en entredit per el curt període del projecte. Com s’ha pogut observar en un primet test amb nens, l’aspecte de l’amigabilitat és un aspecte a millorar. Els aspectes més tècnic també són punts en els quals incidir, ja que actualment tant la tria de materials com de sensors són propostes que caldria contrastar amb experts en la matèria.
59
8. BIBLIOGRAFIA Norman, D. El dise帽o emocional, Editorial Paid贸s, 2005 ISBN: 978-84-493-1729-3 http://www.museuciencies.cat https://learn.adafruit.com/ttl-serial-camera/overview http://www.hokuyo-aut.jp/02sensor/07scanner/ust_05ln_05la.html http://atlasrfid.com http://raredelights.com/robotic-ipad-a-segway-inspired-by-apple http://www.epanorama.net/circuits/microphone_powering.html http://www.robotshop.com http://polyurethane.americanchemistry.com https://www.polyurethaneweb.com 61
9. ANNEXES
INTERACCIÓ TÀCTIL
LECTOR RFID MOBIILITAT VERSÀTIL
FEEDBACK AUDITIU
PATALLES LED
FEEDBACK VISUAL + REPRODUCCIÓ ÀUDIO
63
BOTÓ D’EMERGÈNCIA
MATERIAL TPU
NETEDAT CROMÀTICA EXPRESSIVITAT FACIAL
65
APARENÇA ANIMAL COHERÈNCIA AMB L’ENTORN
MOBILITAT PANTALLA
67
interacci贸 social
69