Gossos robots com a guies per a cecs: així és la nova mobilitat assistida

Informatec Digital » Recursos » Gossos robots com a guies per a cecs: així és la nova mobilitat assistida

Les persones amb discapacitat visual fa dècades que es recolzen al bastó blanc i als gossos guia tradicionals per moure's amb seguretat, però la tecnologia està començant a canviar aquest panorama a tota velocitat. A diferents punts del món sorgeixen projectes de gossos robots i robots pigall que prometen oferir una alternativa més accessible, escalable i, en alguns casos, més precisa que els animals d'assistència.

Aquesta nova generació de robots assistents per a cecs combina sensors avançats, intel·ligència artificial, GPS i reconeixement de veu per guiar els usuaris, detectar obstacles, interpretar l'entorn i fins i tot “conversar” amb la persona a qui acompanyen. Des del Brasil fins a la Xina, passant per Espanya, els Estats Units o Austràlia, s'estan provant prototips molt diferents entre si: alguns tenen rodes i aspecte de maleta, altres semblen autèntics gossos robòtics de quatre potes i també n'hi ha amb sis per guanyar estabilitat.

Per què calen gossos robots com a guies per a cecs

Un dels grans motors daquesta tendència és la enorme escassetat de gossos guia davant del nombre de persones que en necessitarien un. Només a Espanya hi ha prop d'un milió de persones amb algun tipus de discapacitat visual, i tot i això amb prou feines hi ha uns 957 gossos pigall en actiu acompanyant-les al seu dia a dia.

A escala global, la Organització Mundial de la Salut estima que al voltant de 314 milions de persones presenten discapacitat visual significativa, de les quals uns 45 milions són cegues. Davant d'aquestes xifres, el model basat únicament en gossos entrenats es queda clarament curt, fins i tot en països on hi ha programes ben consolidats i subvencionats.

El problema no és només de quantitat, sinó també de cost i temps d'ensinistrament. Entrenar un gos pigall requereix al voltant de dos o tres anys de treball especialitzat, i només al voltant de la meitat dels animals que inicien el procés aconsegueixen superar-lo amb èxit. A països com Espanya, el cost total per exemplar pot rondar els 30.000 euros, encara que moltes vegades està cobert per entitats com l'ONCE; a altres llocs es parla de xifres al voltant dels 50.000 dòlars per gos guia.

Al Brasil la situació tampoc és encoratjadora: es calcula que n'hi ha tan sols uns 200 gossos guia en actiu per aproximadament 6,5 milions de persones amb discapacitat visual. A la Xina, el desequilibri encara és més cridaner: uns 400 gossos guia per a més de 17 milions de persones cegues, en un context en què la tinença de mascotes de servei és relativament recent i on molts espais de treball, restaurants i entorns públics no són precisament amigables amb aquests animals.

Davant aquest panorama, molts investigadors i emprenedors s'han plantejat una pregunta molt directa: si entrenar i mantenir un gos guia és tan lent, car i limitat, per què no desenvolupar una alternativa robòtica que es pugui produir en sèrie, abaratir-se amb el temps i arribar a molta més gent?

LYSA: el robot pigall amb rodes que va néixer al Brasil

Un dels projectes més avançats i concrets és Lisa, un robot pigall desenvolupat per la startup brasilera Vixsystem. No té forma de gos, sinó de petita maleta amb nansa retràctil i rodes, pesa uns 4 quilos i fa al voltant de 40 centímetres d'alçada. El seu disseny està pensat perquè una persona amb discapacitat visual pugui agafar la nansa i desplaçar-s'hi com si arrossegués un trolley lleuger.

Lysa està concebut inicialment per entorns interiors com a centres comercials, botigues o aeroports, i ja ha començat a provar-se en estats com Espírito Santo, Rio de Janeiro i São Paulo. Per funcionar, el robot combina un programari específic, una aplicació per a telèfons mòbils, intel·ligència artificial, una xarxa de sensors, càmera i un sistema làser Lidar, que permet detectar la llum i mesurar distàncies amb gran precisió.

Gràcies a tot aquest conjunt de tecnologies, el robot és capaç de mapejar l'entorn, calcular rutes i guiar l'usuari fins a la destinació indicada. Durant el recorregut, Lysa va emetent indicacions tant acústiques com de locomoció, de manera que la persona percep el moviment del robot i escolta instruccions clares sobre el camí que cal seguir.

Segons la seva creadora, l'especialista en ciències de la computació Nedinalva d'Araújo Sellin, Lysa no només detecta i esquiva obstacles arran de terra, sinó també aquells que es troben a mitja alçada o sobre el cap de l'usuari, com ara branques d'arbres o testos penjants, que solen ser responsables de molts accidents amb bastons convencionals. A més, el robot identifica si hi ha una persona o un grup de persones al davant, i n'ajusta el comportament en conseqüència.

Sellin compara Lysa amb els anomenats bastons intel·ligents que ja existeixen al mercat, assenyalant que el robot ofereix orientacions més precises i un nivell d'“intel·ligència” superior. Mentre que el bastó es limita a detectar obstacles, el robot comprèn la disposició de l'entorn, traça rutes, interpreta la presència d'altres elements i transmet tota aquesta informació a l'usuari de manera ordenada.

A la fase actual, el robot es comercialitza per a ús en interiors a un preu d'uns 15.000 reals, i l'empresa ha començat a rebre comandes d'unitats tant venudes com cedides a clients per a proves pilot. Com que és una tecnologia nova, moltes organitzacions prefereixen testar-la a fons abans de formalitzar grans compres, per la qual cosa Vixsystem combina vendes directes amb acords d'avaluació.

La història de Lysa va començar de forma molt més humil el 2011, quan Sellin impartia classes de robòtica en un institut públic del municipi de Serra, a l'àrea metropolitana de Vitória. Després de detectar que la necessitat de solucions de mobilitat per a persones amb discapacitat visual era real i urgent, ella i els seus alumnes van muntar un primer prototip artesanal utilitzant peces d'altres robots i el van posar a prova amb unes 20 persones cegues per demanar les seves impressions.

Encara que aquell primer model estava lluny de ser un producte acabat, molts dels participants es van mostrar disposats a comprar-lo tal qual, cosa que va reforçar la convicció que n'hi havia una demanda forta i poc coberta. A partir d'aquí, l'emprenedora va anar encadenant diferents fonts de finançament, i el 2014 va començar amb un projecte del Consell Nacional de Desenvolupament Científic i Tecnològic (CNPq), que va permetre contractar dos investigadors amb màster —un en enginyeria electrònica i un altre en computació— per avançar en el disseny.

Durant els anys següents es van fabricar diversos prototips i es van realitzar múltiples rondes de validació amb més de 200 persones amb discapacitat visual, integrant el seu feedback al concepte final de Lysa. El 2017, la participació de Sellin a la versió brasilera del programa de televisió Shark Tank li va aportar 200.000 reals i, potser més important, una visibilitat mediàtica que va facilitar la recerca de més suports.

Vixsystem també va aconseguir finançament de la Finançadora d'Estudis i Projectes (Finep) i de la Fundació de Suport a la Investigació Científica i la Innovació d'Esperit Sant (Fapes). El 2021, el projecte va fer un salt rellevant en ser seleccionat dins del Programa de Recerca Innovadora en Petites Empreses (PIPE) de la FAPESP, en el marc d'una convocatòria estratègica relacionada amb Internet en col·laboració amb el Ministeri de Ciència, Tecnologia i Innovació (MCTI), el Ministeri de Comunicacions (MCom) i el Comitè Gestor d'Internet al Brasil (CGI.br).

Gràcies a aquest impuls, l'empresa està treballant en una versió de Lysa per a exteriors, equipada amb GPS i pensada per al seu ús a la via pública. Aquí el repte tècnic és més gran, perquè el robot ha de bregar amb voreres inexistents, creus, irregularitats del terreny i situacions urbanes molt variades. Sellin reconeix que l'absència de voreres definides és un dels principals desafiaments a resoldre abans que el sistema sigui realment viable al carrer.

Avantatges i dubtes davant dels gossos guia tradicionals

L'aparició de robots pigall com Lysa ha generat un debat interessant en l'àmbit de la discapacitat visual. Des de la Fundació Dorina Nowill per a Cecs, a São Paulo, l'advocat Marcelo Panico considera que la idea d'un guia robòtic és molt prometedora, però insisteix que s'ha d'avaluar amb lupa, tant pel cost com per les implicacions socials.

Actualment, els gossos guia tenen un alt nivell de reconeixement social i el seu accés a diferents entorns (transports, comerços, edificis públics, etc.) està recolzat per la llei a molts països. A més, el vincle emocional que s'estableix entre la persona cega i el seu gos pigall té un impacte directe en el benestar psicològic i en l'autoestima de l'usuari, cosa difícil de replicar amb una màquina.

Panico subratlla que un gos guia és molt més que una eina de mobilitat: és un company constant, un suport emocional i un facilitador de relacions socials. El simple fet que la gent s'acosti a preguntar pel gos o interessar-se per la persona genera interaccions humanes que un robot, per molt sofisticat que sigui, no pot oferir de la mateixa manera.

Alhora, l'advocat reconeix que la disponibilitat extremadament limitada de gossos guia a països com Brasil o Xina deixa fora la immensa majoria de les persones que els necessitarien. El cost d'ensinistrament, les llargues llistes d'espera i la dificultat de trobar animals adequats fan que moltes persones no arribin mai a tenir accés a un pigall real.

Per això, més que substituir per complet els gossos, molts projectes de robots guies es plantegen com complement o alternativa per als que no puguin accedir a un animal, o com a solució de transició mentre esperen que els assignin un. També hi ha qui suggereix que, en determinats contextos (per exemple, en interiors complexos o en tasques de reconeixement d'informació visual), el robot pot aportar funcions que el gos no està capacitat per fer.

Gossos robots de quatre potes: de Boston Dynamics a versions de baix cost

En el terreny dels robots amb forma de gos, la gran referència mundial és Comercial, el quadrúpede desenvolupat per l'empresa nord-americana Boston Dynamics. Aquest robot ha protagonitzat demostracions espectaculars a fires tecnològiques i ja s'utilitza en sectors com la construcció i la mineria per a tasques d'inspecció i reconeixement de terrenys difícils o perillosos.

Spot destaca pel seu mobilitat sorprenent: puja escales, travessa superfícies irregulars, manté l'equilibri quan l'empenyen i es pot equipar amb càmeres i sensors per recopilar informació. Tot i això, el seu preu, que supera els 70.000 dòlars als Estats Units, el deixa completament fora de l'abast de la majoria d'usuaris i de les institucions que treballen amb persones cegues.

Inspirades per aquest model, diverses companyies de la Xina, el Japó i Alemanya han desenvolupat els seus propis robots quadrúpedes, alguns amb un enfocament més industrial i altres gairebé com joguines avançades. Al mercat han aparegut versions xineses molt més barates; per exemple, la firma Unitre Robotics comercialitza sis models de gos robòtic, amb un preu de partida de 2.700 dòlars per al més bàsic.

Tot i així, aquests dispositius no estan pensats com guies per a persones amb discapacitat visual. Els seus usos principals són la vigilància, la inspecció de túnels i espais subterranis, la detecció d'explosius i altres funcions de seguretat o manteniment. Per transformar-los en veritables pigalls caldria redissenyar tant el programari com la interfície amb l'usuari, a més d'adaptar el seu comportament a les necessitats específiques de les persones cegues.

Al Brasil, l'investigador Diego Renan Bruno, del Laboratori de Robòtica Mòbil de la Universitat de São Paulo (ICMC-USP), pren a Spot com a referència per al seu propi projecte de gos guia robotitzat. Al costat del seu exalumne Marcelo Assis, va començar el 2017 a treballar a l'interior de l'estat de São Paulo, al municipi de Catanduva, desenvolupant prototips que han anat evolucionant amb el temps.

La seva primera versió es va construir de manera molt casolana, reutilitzant peces d'una aspiradora utilitzada. Posteriorment, dins del programa Red Bull Basement de residència hacker, van elaborar un segon prototip el 2019, i ara planegen una tercera iteració que serà ja un robot amb potes, acostant-se més a la idea clàssica de gos robòtic.

Bruno defensa que, si es parlarà d'un “pigall robòtic", aquest hauria de comportar-se de manera similar a un gos guia real, en el sentit de poder travessar esglaons, vorades i terrenys irregulars sense dependre de rampes o superfícies completament llises. En la seva opinió, els robots amb rodes es veuen limitats a zones amb accessibilitat comparable a la d'una cadira de rodes, mentre que un quadrúpede ben dissenyat".

El gos guia robot xinès de sis potes: estabilitat i reconeixement de veu

A la Xina, un equip de l'Escola d'Enginyeria Mecànica de la Universitat Jiao Tong de Xangai està desenvolupant un gos guia robot molt particular. El seu aspecte recorda el d'un bulldog anglès, encara que una mica més ample, i crida l'atenció perquè té sis potes en lloc de quatre, una decisió de disseny que busca maximitzar l'estabilitat i suavitzar els moviments.

El seu responsable, Gao Feng, explica que, quan el robot aixeca tres de les potes per avançar, les altres tres formen una mena de trípode molt estable, el que redueix les sacsejades que percep la persona cega que va subjecta a la corretja. L'objectiu és que l'usuari senti un desplaçament fluid i còmode, sense estrebades brusques que puguin generar inseguretat.

Aquest gos robot està equipat amb una bateria de sensors i càmeres que us permeten reconèixer l'entorn, identificar senyals de trànsit, interpretar semàfors i detectar diferents tipus d'obstacles. A més, integra un sistema de reconeixement de veu amb una precisió superior al 90% i un temps de resposta inferior al segon, de manera que pot reaccionar amb rapidesa a les ordres verbals de l'usuari.

La intel·ligència artificial que governa el robot s'encarrega de la planificació de rutes, de la interpretació d'ordres de veu i de l'emissió d'avisos sonors en temps real sobre el que està passant al voltant: des de la presència d'un pas de vianants fins a la proximitat d'un encreuament perillós. El sistema també incorpora una interfície de control mitjançant la corretja, de manera similar a com es fa amb un gos real, per adaptar la velocitat de marxa o indicar canvis de direcció.

El projecte es troba ja en fase de proves de camp a exteriors, amb la participació activa de persones cegues que ajuden a ajustar tant el comportament locomotor del robot com la naturalitat de les ordres de veu (per ara, centrades en l'idioma xinès). La idea de Gao Feng és que, una vegada superada la fase experimental, el dispositiu es pugui fabricar en sèrie, reduint-ne progressivament el cost.

El mateix Gao compara aquesta visió amb la indústria de l'automòbil: un gos guia natural requereix anys d'entrenament individualitzat i el nombre és necessàriament limitat, mentre que un robot podria produir-se com un bé industrial estàndard, donant lloc a un mercat potencial de desenes de milions unitats per cobrir la demanda global de guies per a persones cegues.

Paws 2.0 a la Universitat d'Alacant: un pigall robòtic amb vocació de company

A Espanya també s'està avançant en aquesta línia amb projectes com Potes 2.0, un petit robot quadrúpede que passeja aquests dies pel campus de la Universitat d'Alacant amb estudiants i curiosos. El seu nom, que en anglès significa “patetes”, amaga una feina d'anys en què participa un equip de recerca amb experiència en tecnologies per a la discapacitat.

Paws utilitza sensors làser, similars als d'una aspiradora tipus Roomba però força més potents, combinats amb tecnologia GPS d'alta precisió i processament de vídeo mitjançant intel·ligència artificial. Gràcies a aquest conjunt pot traçar rutes dins del campus, esquivar obstacles en temps real i fer petits trucs que criden molt l'atenció dels qui el veuen en acció.

Els investigadors expliquen que el seu objectiu no és “reemplaçar” els gossos guia tradicionals, sinó oferir un complement tecnològic que es pugui utilitzar mentre la persona espera que li assignin un pigall real o en entorns on un animal no sigui la millor opció. En teoria, quan Paws estigui plenament desenvolupat, una persona cega podria tenir un assistent robòtic en qüestió de dies, en lloc d'haver d'esperar anys.

Més enllà de guiar un punt a un altre, el robot està pensat per oferir serveis addicionals: llegir una carta en un restaurant, identificar productes en un supermercat, localitzar la porta d'un establiment o descriure quantes persones hi ha a una sala, entre d'altres exemples. Tota aquesta informació la transmetrà a través d'un altaveu integrat i es convertirà en una mena d'assistent auditiu mòbil.

Un dels avantatges que assenyalen els responsables del projecte és el gran precisió de la localització GPS, que permet portar l'usuari a coordenades concretes (com una porta específica dins d'un edifici), cosa que un gos guia tradicional no pot fer amb aquest nivell d'exactitud. A més, el robot aprèn mitjançant una xarxa neuronal capaç de reconèixer patrons com a semàfors, objectes, tipus de sòl o elements que s'interposen a la ruta.

L'equip de la Universitat d'Alacant ja ha treballat abans amb solucions de visió artificial per a persones cegues, com ara una aplicació que, a partir d'una foto o un vídeo, descriu l'entorn per ajudar a localitzar objectes o identificar característiques visuals (per exemple, el color d'una peça). Ara, aquesta tecnologia s'integra a Paws amb un altaveu per oferir un assistent més complet.

Si tot avança tal com està previst, en uns quants anys s'espera comptar amb un prototip totalment funcional, encara que l'arribada d'un producte comercial per a llars podria demorar prop d'una dècada a causa dels processos de certificació, proves en situacions reals i escalat industrial. El projecte té finançament de l'Institut Universitari de Recerca Informàtica de la UA i de l'empresa Synergy Tech, que fabrica Paws 2.0 i altres robots de característiques similars.

El gos robot guia de Binghamton (Nova York): aprenentatge per reforç i “corretja intel·ligent”

Als Estats Units, un grup d'enginyers del Departament de Ciències de la Computació de la Universitat de Binghamton, a la Universitat Estatal de Nova York, està treballant també en un gos guia robòtic pensat com a alternativa de menor cost, major eficiència i millor accessibilitat.

L'equip, liderat pel professor assistent Shiqi Zhang i compost també pel doctorand David DeFazio i l'estudiant de tercer any Eisuke Hirota, porta al voltant d'un any entrenant un robot quadrúpede equipat amb un “ull” visual. Durant una demostració als laboratoris de la universitat, la màquina va ser capaç de guiar una persona per un passadís, responent tant a ordres verbals com a estrebades a la corretja.

El seu enfocament es basa en una interfície única de corretja combinada amb aprenentatge per reforç. El robot s'entrena per interpretar la tensió i la direcció de les estrebades com a senyals d'ordre, mentre que els seus sistemes de visió i navegació li permeten esquivar obstacles, mantenir un recorregut segur i adaptar la marxa.

Segons Zhang, després d'unes 10 hores d'entrenament amb el sistema desenvolupat són capaços d'obtenir robots que es mouen de manera autònoma, naveguen per entorns interiors, guien les persones evitant obstacles i al mateix temps detecten les estrebades de la corretja com a instruccions comprensibles. Això representa una acceleració importantíssima davant dels dos o tres anys habituals de formació d'un gos guia.

El projecte encara està lluny de convertir-se en un producte comercial llest per sortir al carrer, però els resultats inicials indiquen que un gos robot d'aquest tipus podria reduir de forma dràstica els temps i costos de formació respecte als gossos pigall convencionals. A mitjà termini, l'equip vol anar més enllà de les ordres físiques i afegir una interfície de llenguatge natural.

DeFazio assenyala que el pas següent serà dotar el robot de la capacitat de mantenir una conversa contextual amb l'usuari, entenent peticions verbals complexes i responent de manera adequada. També volen incorporar el que anomenen “desobediència intel·ligent”: si una persona amb discapacitat visual ordena al robot avançar cap a una zona amb trànsit perillós, el sistema ha de ser capaç de reconèixer el risc i negar-se a obeir aquesta ordre.

En última instància, l'objectiu és que el gos robòtic vaig actuar com un assistent autònom responsable, que interpreti la intenció de l'usuari sense perdre de vista la seguretat. Per això faran falta més anys de recerca i proves en situacions reals, però el camí que marquen aquestes primeres experiències apunta a robots guies cada cop més intel·ligents i integrats en el dia a dia.

Mentrestant, el contrast entre el cost i el temps que exigeix ​​entrenar un gos guia biològic —uns 30.000 euros o més i dos o tres anys, amb només la meitat d?èxit— i les poques hores d?entrenament que necessita el robot de Binghamton amb el seu sistema d?aprenentatge per reforç reforça la idea que els gossos robots poden democratitzar l'accés a la mobilitat assistida per a milions de persones.

Tot aquest ecosistema de robots pigall i gossos guia robòtics, des de Lysa al Brasil fins als prototips de la Xina, Espanya o els Estats Units, apunta cap a un futur en què les persones amb discapacitat visual podran triar entre opcions molt diferents: companys de quatre potes de carn i os amb un enorme valor emocional, robots amb rodes pensats per a interiors, quadrúpedes avançats capaços de moure's per terrenys complicats i sistemes híbrids que combinin el millor de cada món per oferir més autonomia, seguretat i qualitat de vida.