Sensor táctil suave con características comparables a la piel para robots

El equipo de investigación desarrolló un sensor táctil suave con características similares a las de la piel. Una pinza robótica con el sensor montado en la punta del dedo podría realizar tareas desafiantes, como sujetar de forma estable objetos frágiles y enhebrar una aguja.

Una característica principal de la piel humana es su capacidad para sentir la fuerza de corte, la fuerza que hace que dos objetos se deslicen o se deslicen uno sobre el otro cuando entran en contacto. Al detectar la magnitud, la dirección y el cambio sutil de la fuerza de corte, la piel humana puede actuar como retroalimentación y permitirnos ajustar cómo sostener un objeto de manera estable con nuestras manos y dedos o qué tan fuerte debemos agarrarlo.

Para imitar esta característica de la piel humana, el sensor táctil suave está integrado en una estructura de varias capas como la piel humana e incluye una película flexible y especialmente magnetizada de aproximadamente 0,5 mm de espesor como capa superior. Cuando se ejerce una fuerza externa sobre él, puede detectar el cambio del campo magnético debido a la deformación de la película. Más importante aún, puede desacoplar o descomponer la fuerza externa automáticamente en dos componentes:fuerza normal (la fuerza aplicada perpendicularmente al objeto) y fuerza de corte, proporcionando la medición precisa de estas dos fuerzas, respectivamente.

Además, el sensor posee otra característica similar a la piel humana:la "superresolución" táctil que le permite localizar la posición de los estímulos con la mayor precisión posible. Un algoritmo de súper resolución táctil eficiente utiliza el aprendizaje profundo para lograr una mejora de 60 veces en la precisión de localización para la posición de contacto. Este algoritmo de superresolución táctil puede ayudar a mejorar la resolución física de un conjunto de sensores táctiles con la menor cantidad de unidades de detección, lo que reduce la cantidad de cableado y el tiempo requerido para la transmisión de la señal.

Al montar el sensor en la punta del dedo de una pinza robótica, el equipo demostró que los robots pueden realizar tareas desafiantes. La pinza robótica agarró de manera estable objetos frágiles como un huevo mientras una fuerza externa intentaba arrastrarlo y enhebraba una aguja a través de la teleoperación. El sensor se puede extender fácilmente a la forma de conjuntos de sensores o incluso a una piel electrónica continua que cubre todo el cuerpo del robot.

La sensibilidad y el rango de medición del sensor se pueden ajustar cambiando la dirección de magnetización de la capa superior (película magnética) del sensor sin cambiar el grosor del sensor. Esto permite que la piel electrónica tenga diferente sensibilidad y rango de medición en diferentes partes, al igual que la piel humana. Además, el sensor tiene un proceso de fabricación y calibración mucho más corto en comparación con otros sensores táctiles.

El sensor podría ser beneficioso para aplicaciones en el campo de la robótica, como el agarre adaptativo, la manipulación diestra, el reconocimiento de texturas, las prótesis inteligentes y la interacción entre humanos y robots.