Sensor óptico inspirado en la piel lee Braille a la velocidad del tacto

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Investigadores han desarrollado una piel óptica flexible, rápida y precisa que puede utilizarse para leer Braille.

El avance no solo podría mejorar el acceso a la información para las personas ciegas, sino que también nos ayudaría a acercarnos a un futuro en el que la tecnología accesible y adaptable pueda beneficiar a todos.

“El Braille, que está hecho de pequeños puntos en relieve, requiere sensores muy precisos para leerse correctamente”, dijo el líder del equipo de investigación Zhuo Wang de la Universidad Normal de Beijing en China.

“Los sensores tradicionales tienen dificultades con esto, especialmente para tareas dinámicas como leer Braille mientras una persona mueve su dedo sobre él en tiempo real.

Nuestro sensor puede manejar pequeños detalles en Braille de manera precisa y rápida“.

Los investigadores describen el nuevo sensor, que consiste en un resonador de anillo de fibra óptica incrustado en material PDMS blando que actúa como una piel óptica flexible.

Cuando se aplica presión, el sensor mide los cambios de frecuencia resultantes en la luz y los convierte en datos legibles.

En las pruebas, demostraron que el sistema, cuando se combina con métodos de procesamiento de datos de redes neuronales, puede leer de forma rápida y precisa letras, números y signos de puntuación en Braille.

“Esta tecnología podría dar lugar a lectores inteligentes más rápidos y precisos que lean Braille y lo conviertan en voz o texto sin que el usuario tenga que aprender Braille”, dijo Heng Wang, miembro del equipo de investigación de la Universidad Aeroespacial de Shenyang en China.

“Esto podría ayudar a que el Braille se generalice en espacios públicos, en plataformas digitales y en la educación.

El impacto también podría extenderse a otros campos donde se necesita una detección táctil sensible, desde dispositivos médicos inteligentes hasta la próxima generación de robots“.

Aprender y leer Braille puede ser un desafío, por lo que los lectores Braille automatizados son esenciales, especialmente para las personas mayores que pierden la visión más adelante en la vida.

Los sensores táctiles ópticos son precisos, flexibles y resistentes a las interferencias, pero su sensibilidad de detección táctil y los problemas con las perturbaciones ambientales limitan su capacidad para reconocer con precisión los puntos Braille más pequeños.

Para crear un sensor táctil sensible y fiable, los investigadores incorporaron un resonador de anillo de fibra óptica (un dispositivo hecho de un bucle de fibra óptica por el que circula luz) en un material blando conocido como PDMS.

Esto proporcionó una flexibilidad similar a la de la piel, lo que permitió que el sensor se doblara y sintiera presión.

Cuando un usuario presiona el sensor sobre los puntos Braille, la presión dobla ligeramente la fibra, lo que cambia la frecuencia de resonancia del resonador.

Los investigadores utilizaron una técnica llamada bloqueo de frecuencia Pound-Drever-Hall (PDH) para convertir los pequeños cambios de frecuencia en datos legibles.

Este enfoque mantiene la señal de luz estable incluso en entornos dinámicos para que las lecturas sean precisas sin importar lo que suceda alrededor del sensor.

También recurrieron al aprendizaje automático para mejorar la precisión del dispositivo.

Utilizaron una red neuronal de perceptrón multicapa, que se utiliza para realizar tareas complejas como el reconocimiento de patrones, para ayudar con el reconocimiento de patrones Braille específicos.

Una red de memoria de corto plazo a largo plazo, diseñada para aprender y retener eficazmente dependencias a largo plazo en datos secuenciales, ayudó a convertir secuencias de Braille en texto o palabras legibles.

Los investigadores probaron el sensor haciendo que leyera Braille con diferentes niveles de presión y tacto.

El sensor identificó ocho patrones Braille diferentes con una precisión del 98,57%.

También reconoció caracteres Braille en entornos dinámicos, como cuando el sensor se desliza sobre una placa Braille, imitando el uso en el mundo real.

El sensor podía responder a la presión en menos de 0,1 segundos y podía leer una palabra Braille completa correctamente, incluso con ligeras variaciones en cada carácter.

“Este sistema es mucho más preciso que las tecnologías de lectura Braille más antiguas que podrían pasar por alto puntos presionados de forma imperfecta”, dijo Rui Min de la Universidad Normal de Beijing, coautor del artículo con Lin Ma de la Universidad Aeroespacial de Shenyang.

“El resonador de fibra óptica flexible detecta diferencias de presión muy pequeñas, y el bloqueo de frecuencia PDH garantiza estabilidad y precisión, incluso con cambios de luz o fluctuaciones de energía.

El aprendizaje automático mejora aún más el sistema, lo que le permite reconocer Braille a pesar de errores menores o variaciones de presión”.

Los investigadores ahora están trabajando para hacer que el sensor sea aún más robusto para su uso en el mundo real.

Esto implica optimizarlo para diferentes dispositivos, reducir costos y mejorar su durabilidad.

También están mejorando la integración de modelos de aprendizaje automático para gestionar tareas de lectura de Braille más complejas.

Fuente: Optica