Piel robótica sensible: así funciona el nuevo material capaz de sentir múltiples estímulos como un humano

Una revolucionaria piel robótica acerca las máquinas a un tacto casi humano, ya que puede detectar presión, temperatura, dolor e incluso distinguir múltiples puntos de contacto a la vez.

Fabricada con un material de gel flexible y económico, esta piel transforma toda la superficie de una mano robótica en un sensor sensible e inteligente, a diferencia de las pieles robóticas tradicionales, que se basan en una combinación de sensores diferentes.

Además, se puede añadir a las manos robóticas como un guante, permitiendo a los robots detectar información sobre su entorno de forma similar a la de los humanos, informó Cambridge.

Investigadores de la Universidad de Cambridge y el University College de Londres (UCL) desarrollaron esta piel flexible y conductora, fácil de fabricar, que puede fundirse y moldearse en una amplia gama de formas complejas. Esta tecnología detecta y procesa diversas señales físicas, lo que permite a los robots interactuar con el mundo físico de una manera más significativa.

A diferencia de otras soluciones para el tacto robótico, que suelen funcionar mediante sensores integrados en áreas pequeñas y requieren diferentes sensores para detectar distintos tipos de tacto, la piel electrónica desarrollada por los investigadores de Cambridge y la UCL es en su totalidad un sensor, lo que la acerca a nuestro propio sistema sensorial: la piel.

Aunque la piel robótica no es tan sensible como la humana, puede detectar señales de más de 860.000 diminutas vías en el material, lo que le permite reconocer diferentes tipos de tacto y presión —como el toque de un dedo, una superficie caliente o fría, daños causados por cortes o punzadas, o el contacto simultáneo de varios puntos— en un mismo material.

Los investigadores combinaron pruebas físicas y técnicas de aprendizaje automático para ayudar a la piel robótica a “aprender” cuáles de estas vías son las más importantes, de modo que pueda detectar diferentes tipos de contacto con mayor eficiencia.

Además de las posibles aplicaciones futuras para robots humanoides o prótesis humanas, donde el sentido del tacto es vital, los investigadores afirman que la piel robótica podría ser útil en industrias tan diversas como la automoción o la ayuda en caso de catástrofes. Los resultados se publican en la revista Science Robotics.

¿Cómo funciona?

Las pieles electrónicas funcionan convirtiendo información física, como la presión o la temperatura, en señales electrónicas. En la mayoría de los casos, se necesitan diferentes tipos de sensores para los distintos tipos de tacto: uno para detectar la presión, otro para la temperatura, etc., que luego se integran en materiales blandos y flexibles. Sin embargo, las señales de estos sensores pueden interferir entre sí y los materiales se dañan fácilmente.

“Disponer de diferentes sensores para distintos tipos de tacto da lugar a materiales complejos de fabricar”, afirmó el autor principal, el Dr. David Hardman, del Departamento de Ingeniería de Cambridge: “Queríamos desarrollar una solución que pudiera detectar múltiples tipos de tacto a la vez, pero con un solo material”.

“Al mismo tiempo, necesitamos algo económico y duradero, apto para un uso generalizado”, explicó el coautor, el Dr. Thomas George Thuruthel, de la UCL.

Su solución utiliza un tipo de sensor que reacciona de forma diferente a los distintos tipos de tacto, conocido como detección multimodal. Si bien es difícil identificar la causa de cada señal, los materiales de detección multimodal son más fáciles de fabricar y robustos.

Los investigadores fundieron un hidrogel gelatinoso, suave, elástico y eléctricamente conductor, y lo moldearon con la forma de una mano humana. Probaron diversas configuraciones de electrodos para determinar cuál les proporcionaba la información más útil sobre los distintos tipos de tacto. Con tan solo 32 electrodos colocados en la muñeca, pudieron recopilar más de 1,7 millones de datos de toda la mano, gracias a las diminutas vías del material conductor.

A continuación, se evaluó la piel con diferentes tipos de tacto: los investigadores la sometieron a una pistola de calor, la presionaron con los dedos y un brazo robótico, la tocaron suavemente con los dedos e incluso la abrieron con un bisturí. El equipo utilizó los datos recopilados durante estas pruebas para entrenar un modelo de aprendizaje automático que permitiera a la mano reconocer el significado de los diferentes tipos de tacto.

“Podemos extraer una gran cantidad de información de estos materiales; pueden tomar miles de mediciones con gran rapidez”, afirmó Hardman, investigador postdoctoral en el laboratorio del profesor Fumiya Iida, coautor del estudio. “Miden muchos elementos diferentes a la vez, sobre una gran superficie”, agregó.

“Aún no hemos alcanzado el nivel en que la piel robótica sea tan buena como la humana, pero creemos que es mejor que cualquier otra disponible actualmente”, afirmó Thuruthel. “Nuestro método es flexible y más fácil de construir que los sensores tradicionales, y podemos calibrarlo utilizando el tacto humano para diversas tareas”, concluyó.

En el futuro, los investigadores esperan mejorar la durabilidad de la piel electrónica y realizar más pruebas en tareas robóticas reales.

*Con información de Europa Press.