Haile (pronunciado Hi-lee) es un percusionista robot desarrollado por el Instituto de Tecnología de Georgia que escucha música en tiempo real y crea un ritmo de acompañamiento. El robot fue diseñado en 2006 por el profesor de tecnología musical de Georgia Tech, Gil Weinberg . Él y uno de sus estudiantes de posgrado, Scott Driscoll, crearon el robot para poder "escuchar como un humano e improvisar como un robot" (Weinberg). [1]Haile "escucha" a través de un micrófono montado en el tambor y analiza el sonido, separándolo en tiempos, ritmos, tonos y varias otras cualidades. La detección de cambios en estas cualidades ayuda a Haile a asumir un estilo de juego de liderazgo o seguimiento, roles que definen las habilidades colaborativas del robot. Haile también fue el primer robot en crear una experiencia de percusión acústica en lugar de reproducir música a través de altavoces. Su diseño antropomórfico, que le confiere brazos móviles que pueden moverse en cualquier dirección, le permite crear esta música acústica.
Objetivos y propósito
El objetivo inicial de Driscoll para hacer Haile era combinar el uso de la entrada auditiva y la robótica para crear una experiencia musical que conduciría a una mayor interacción humano-robot . El objetivo final era un robot que pudiera traducir la música en vivo en una actuación acústica que pudiera implementar y trascender las capacidades humanas. Haile no fue diseñado para reemplazar a los músicos humanos, sino para acompañarlos con una interpretación expresiva. [2]
Estos objetivos llevaron a Weinberg a querer crear una experiencia musical acústica. Sus experimentos anteriores no lograron incorporar los aspectos visuales o auditivos asociados con la música acústica. Los funcionales brazos de batería de Haile añaden señales musicales (palillos de batería que rebotan y estimulan visualmente y sonidos acústicos en vivo) de los que carecen otras actuaciones de robots. [1] Además, Weinberg vio que otros intentos de robots de percusión estaban limitados en la variedad de ritmos que podían producir. Haile no solo está precargado con ritmos individuales, sino que también está programado para identificar el tono, el ritmo y los patrones, lo que le permite improvisar y tocar diferentes ritmos cada vez, en lugar de simplemente imitar. [3]
Diseño
El diseño antropomórfico o humano de Haile imita los movimientos humanos, lo que apoya el juego interactivo con otros músicos. Sus dos brazos robóticos se encargan de crear diferentes sonidos; el brazo derecho toca notas más rápidas, mientras que el brazo izquierdo tiene movimientos más grandes para ritmos más fuertes y más lentos. Mientras que otros bateristas robóticos en ese momento se limitaban a tocar solo unas pocas ubicaciones en el tambor, Haile es versátil en su capacidad de tocar a lo largo de una línea recta desde el borde hasta el centro del tambor. [1]
Formulario
El diseño de madera de Haile fue modelado para que coincida con la sensación natural de un pow wow de nativos americanos (reunión de nativos americanos), por lo que estaba hecho de madera en lugar de metal. Las piezas de madera se fabricaron en el Laboratorio Avanzado de Productos de Madera de la Facultad de Arquitectura de Georgia Tech utilizando una fresadora de madera CNC . Originalmente fue diseñado para tocar un pow wow drum, un tambor multijugador que apoya el propósito colaborativo de Haile. Sin embargo, también se hizo con juntas de metal que le dan altura ajustable para que pueda tocar otros tambores. Estas articulaciones son las claves para el movimiento del brazo del robot hacia arriba y hacia abajo, hacia la izquierda y hacia la derecha, y hacia adelante y hacia atrás. Si es necesario, se desprenden, lo que permite un desmontaje completo. [4]
Percepción
Haile usa un micrófono en el tambor que detecta por primera vez los ritmos tocados por un humano en tiempo real. El robot identifica el tempo y los ritmos, lo que le permite tocar junto con el otro jugador. También se puede ajustar a los cambios de volumen, tempo o ritmo del ser humano, lo que le permite cambiar entre acompañamiento y ejecución principal. [5] Weinberg y su equipo desarrollaron por primera vez la capacidad de percepción de bajo nivel del robot, que incluye la detección de golpe inicios , el tono, amplitud y densidad. En términos de sonido, un golpe se refiere a un cambio distinto tanto en el volumen como en la calidad del sonido. Una vez que se captura la música exterior, el sonido se analiza a través de una serie de instrumentos, llamados módulos de percepción, cada uno de los cuales detecta un cierto aspecto del sonido:
- Pitch: detecta golpes y cambios en la frecuencia y los traduce para encontrar tonos [3]
- Beat: procesa inicios y determina ritmos y tempo [3]
- Amplitud: reconoce cambios en el volumen para determinar cuándo asumir roles de liderazgo o seguimiento [3]
- Densidad: detecta cambios en la complejidad del ritmo en el tempo para ayudar también a Haile a asumir roles de liderazgo o seguimiento [6]
Mecánica de brazos
Los brazos de Haile son impulsados por dos medios separados. El brazo izquierdo usa un motor lineal que es responsable de movimientos más grandes que corresponden a sonidos más fuertes. El motor lineal, junto con un codificador lineal, se utiliza para controlar la altura del brazo del robot. Los movimientos más grandes son más fuertes y más visibles, pero limitan el movimiento del brazo a una velocidad máxima de 11 Hz. El brazo derecho, que toca notas más suaves y rápidas, es impulsado por un solenoide , que utiliza una palanca de aluminio y un resorte de retorno capaz de golpear el tambor hasta a 15 Hz. Ambos brazos son capaces de golpear en cualquier parte (desde el aro hasta el centro) del tambor mediante el uso de un deslizamiento lineal , lo que permite a cada uno de ellos un movimiento completamente independiente en una sola dirección.
Jugando
El sistema de Haile adopta un modelo de líder-seguidor, utilizando cambios de ritmo y ritmo para determinar quién es el líder actual. Haile entiende cuándo surge un nuevo líder basado en cambios musicales (tempo, volumen, ritmo, etc.). [5] El robot tiene dos modos de juego:
- Como seguidor, Haile primero analiza la música externa. Luego iguala y mantiene el tempo, lo que permite al jugador humano tocar ritmos más complicados. Haile también puede saber cuándo el otro jugador comienza a tocar más alto o más rápido, forzándolo a asumir el papel de sumiso. Cuando los seres humanos tocan ritmos básicos a un ritmo constante, el robot toma la iniciativa. [5]
- Como líder, Haile usa ritmos producidos anteriormente por el humano e improvisa un ritmo con su brazo derecho. El brazo izquierdo detecta y mantiene el tempo del otro jugador. [5]
Desafíos
Algunos de los desafíos que Weinberg enfrentó con la programación de Haile involucraron poder distinguir entre diferentes sonidos simultáneos. Inicialmente, los algoritmos de análisis no pudieron seleccionar notas más suaves y sutiles en medio de sonidos más fuertes. Además, la incapacidad de filtrar el ruido ambiental impidió que Haile funcionara correctamente. Después de una cantidad considerable de ajustes, los filtros y el hardware de entrada se sintonizaron para diferenciar entre varios volúmenes de música sin tener en cuenta el ruido de interferencia. [2]
Como Haile fue diseñado para desempeñar roles de liderazgo o seguimiento, los algoritmos de detección temprana limitaron la capacidad del ser humano para liderar. El robot fue diseñado para poder detectar cambios en la música que escuchó, pero solo respondería a cambios en el tempo. Este defecto solo permitía al humano liderar mientras él o ella siguiera acelerando o desacelerando. Weinberg, tratando de modelar la interacción musical humana, implementó sensores de volumen y densidad de ruido para ayudar en la capacidad del robot para definir el liderazgo. Estas adiciones le dieron a los humanos períodos de liderazgo más largos, lo que le dio a Haile más oportunidades de aprovechar lo que escuchó. [5]
Referencias
- ^ a b c Weinberg, Gil; Scott, Driscoll. "El diseño de un reproductor de marimba robótico" (PDF) . delivery.acm.org . Consultado el 8 de noviembre de 2014 .
- ^ a b Weinberg, Gil; Driscoll, Scott; Parry, Mitchell. "Haile-un percusionista robótico interactivo" (PDF) . home.cc.gateh.edu . Consultado el 8 de noviembre de 2014 .
- ^ a b c d Abshire, Matthew. "Robot musical compone, interpreta y enseña" . CNN.com . CNN . Consultado el 26 de octubre de 2014 .
- ^ Weinberg, Gil; Driscoll, Scott. "Interacción robot-humano con un percusionista antropomórfico" (PDF) . delivery.acm.org . Consultado el 8 de noviembre de 2014 .
- ^ a b c d e Weinberg, Gil; Blosser, Brian. "Un modelo de turno de líder-seguidor que incorpora la detección de latidos en la interacción musical humano-robot" (PDF) . delivery.acm.org . Consultado el 8 de noviembre de 2014 .
- ^ Weinberg, Gil; Driscoll, Scott. "El percusionista robótico interactivo" (PDF) . delivery.acm.org . Consultado el 9 de noviembre de 2014 .
enlaces externos
- Artículo de CNN sobre Haile
- descripción del proyecto en Georgia Tech