A través del proyecto EmotionEnergy, el profesorado del departamento de Tecnología del IES Roces ha logrado implicar al alumnado de ESO y Bachillerato en la investigación del reconocimiento de emociones a través de IA en entornos interactivos como suelos y maquinaria de gimnasio. Este es otro de los proyectos que se podrá ver en la III Feria de la Ciencia y de la Innovación de Asturias organizada por la Consejería de Ciencia, Empresas, Formación y Empleo del Principado de Asturias, a través de la Fundación para el Fomento en Asturias de la Investigación Científica y la Tecnología (FICYT).

¿En qué consiste el proyecto que vais a presentar en la Feria?

Este revolucionario proyecto, inspirado en una atracción de suelo interactivo en el barrio de Roces, redefine el concepto de interacción en espacios educativos, residenciales y de sociabilidad. Mediante un sistema de reconocimiento gestual, el suelo responde en tiempo real a las emociones de las personas, transformando la experiencia en algo único. Una mano robótica dinámica explica los gestos asociados a cada emoción, creando una conexión inmediata y fascinante con los usuarios. Además, este innovador suelo genera energía a través de piezoelectricidad con cada paso, ofreciendo una solución ecológica y sostenible. El Bosque de las Emociones visualiza el estado emocional colectivo, brindando un entorno interactivo y atractivo. Con máquinas de gimnasio neumáticas que ajustan la resistencia según las emociones del usuario, esta tecnología mejora el bienestar de las personas sin necesidad de pantallas, elevando la experiencia al siguiente nivel.

Reconocimiento gestual por IA en modo local

¿Cómo lo habéis llevado a cabo?

El proyecto está siendo supervisado por tres profesores de las materias de Tecnología e Ingeniería de Bachillerato, y Digitalización y Tecnología de 4ºESO. El proyecto comenzó con el diseño en 3D de la baldosa interactiva utilizando CAD optimizado para la impresión 3D. Posteriormente se incorporó a la baldosa un sistema piezoeléctrico con un circuito electrónico para almacenar la energía generada, y un sistema mecánico que maximiza la vibración del piezoeléctrico al ser presionado, incrementando su eficiencia en la conversión de energía. Para la respuesta emocional, se implementó un modelo de reconocimiento facial basado en Teachable Machine, cuyos datos se almacenaron localmente y se transmitieron a Micro:bit, una tarjeta programable que gestiona la iluminación de la baldosa en función de las emociones detectadas.

Un alumno de Bachillerato de la materia de Tecnología e Ingeniería diseñó de forma autodidacta la mano robótica que ilustra los gestos emocionales. Además, se conceptualizó y está en fase de desarrollo, una maqueta de una máquina de gimnasio neumática que ajusta en tiempo real la apertura de la electroválvula según el estado emocional de los usuarios utilizando los datos proporcionados por el sistema de IA.
El desarrollo del Bosque de las Emociones fue llevado a cabo por alumnos de 4º de ESO, quienes implementaron la programación utilizando plataformas como MakeCode/Scratch y otros lenguajes de programación adecuados para integrar el sistema con Teachable Machine, permitiendo que el Bosque responda a las emociones detectadas.

¿Qué habéis descubierto o logrado con el proyecto?

Este proyecto ha conectado la inteligencia emocional con la tecnología avanzada, utilizando IA para gestionar las emociones en tiempo real, mejorando el bienestar psicológico de los usuarios. La integración de sistemas piezoeléctricos genera energía aprovechable, contribuyendo a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)  7 (Energía asequible y no contaminante) y  3 (Salud y bienestar), enfocándose en la sostenibilidad y la mejora emocional. Además, hemos aprendido a crear soluciones que no solo responden a las emociones, sino que fomentan un entorno saludable, inclusivo y energéticamente eficiente, ofreciendo un enfoque innovador para la gestión emocional y el bienestar colectivo.

¿Por qué es importante este proyecto y cómo lo estáis dando a conocer?

Este proyecto tiene una gran utilidad en la vida real, especialmente en entornos educativos, residencias de mayores y espacios de salud. Los beneficios incluyen la mejora del bienestar emocional en los usuarios, creando un ambiente inclusivo y adaptable, y el aprovechamiento de la energía generada por las interacciones, alineándose con los ODS.
Para divulgar los resultados, se presentará en el concurso MASSTEAM organizado por CTIC y FADE, además de en la página web del centro, Onda Roces y las redes sociales del instituto. También se expondrá en el stand de la Feria de la Ciencia y la Innovación de Asturias, donde se dará a conocer su impacto práctico y social.

¿Qué ha sido lo más difícil y qué os gustaría mejorar de cara a futuro?

EmotionEnergy redefine la interacción social, sobresale por su creatividad e innovación, aplicando la IA para el reconocimiento emocional en entornos interactivos como suelos y maquinaria de gimnasio, así como en un metaverso emocional, promoviendo la generación de energía limpia, y ofreciendo un entorno sostenible e inclusivo en entornos de interacción social como centros educativos, centros de día, residencias de ancianos, entre otros.

De cara al futuro nos gustaría convertir el Bosque de las Emociones en una experiencia inmersiva que permita a los usuarios interactuar emocionalmente en un entorno virtual, potenciando la respuesta emocional del sistema. También nos gustaría desarrollar Protocolos Emocionales Personalizados que nos permitan ajustar la interacción del sistema según las respuestas emocionales de personas con autismo, Asperger, demencia, Alzheimer, u otras condiciones sensoriales. La implantación de estos protocolos en entornos educativos, centros de día y residencias de ancianos, permitirían mejora la experiencia al evitar sobrecargas sensoriales y adaptar los estímulos visuales y auditivos para una interacción cómoda y personalizada.

Otro objetivo es mejorar la eficiencia del piezoeléctrico incorporado en la baldosa a través de materiales innovadores con los que optimizar la conversión de energía, aumentar la capacidad de almacenamiento y mejorar su fiabilidad y rendimiento a largo plazo. Además la IA podría ayudarnos a mejorar la eficiencia energética monitorizando el flujo energético en tiempo real  mediante algoritmos de aprendizaje automático.

Alumnado con el diseño CAD para la impresión 3D de la baldosa y probando el circuito electrónico del piezoeléctrico.

Desarrollo de prueba de concepto (proof of concept): Refinar el prototipo inicial para validar su eficacia en condiciones reales, asegurando que el sistema sea escalable y funcional.
Energía Activa e Hidrógeno: Hacia una Sostenibilidad Eficiente: El ejercicio realizado en la cinta de correr convierte la energía mecánica en energía eléctrica mediante un generador. Esta energía se emplea en un proceso de electrólisis para producir hidrógeno, un combustible limpio. Integrando blockchain, se asegura la trazabilidad de la energía generada y se pueden otorgar recompensas, incentivando un modelo de consumo energético sostenible y eficiente.

¿Habéis establecido algún tipo de colaboración con personas expertas, empresas o instituciones externas al centro?

Sí, estamos buscando sinergias con diversas instituciones y expertos. Hemos visitado el RuralTech del CTIC, donde conocimos tecnologías punteras que enriquecen nuestro enfoque. Además, participamos en el concurso MASSTEAM, donde aprovechamos la fase de acompañamiento para recibir orientación y explorar posibles colaboraciones.

¿Qué esperáis de vuestra participación en la III Feria de la Ciencia y de la Innovación?

La participación en la III Feria de la Ciencia y la Innovación brindará seguro a nuestro alumnado la oportunidad de acercarse a las últimas innovaciones tecnológicas, interactuar con empresas y centros educativos, y aprender de personas expertas del sector. Al ser expositores/as, los/las alumnos/as podrán presentar su proyecto, recibir retroalimentación directa del público y desarrollar habilidades clave como la comunicación, el trabajo en equipo y la resolución de problemas. Esta experiencia es especialmente valiosa en una etapa tan importante de su formación, ya que les permitirá visualizar las diversas opciones profesionales que tienen a su disposición y tomar decisiones informadas sobre su futuro.