Sensor Cutáneo Avanzado en Muñeca Traduce Movimientos de Dedos a Mano Virtual 3D en Tiempo Real

Se desarrolló un sensor electrónico de piel de un solo canal, alimentado y tensionado, que puede capturar movimiento humano desde la distancia. El sensor de tensión, colocado en la muñeca, decodifica movimientos complejos de cinco dedos en tiempo real con una mano virtual 3D que refleja los movimientos originales. La red neuronal profunda impulsada por aprendizaje rápido de situación (RSL) asegura operación estable sin importar su posición en la superficie de la piel.

Los enfoques convencionales requieren redes de múltiples sensores que cubran todas las superficies curvilíneas del área objetivo. A diferencia de la fabricación convencional basada en obleas, esta fabricación láser proporciona un nuevo paradigma de sensado para rastreo de movimiento. El sistema de medición extrae señales correspondientes a múltiples movimientos de dedos generando grietas en películas de nanopartículas metálicas usando tecnología láser. El parche de sensor se adjuntó luego a la muñeca de un usuario para detectar el movimiento de los dedos.

El concepto de esta investigación partió de la idea que señalar un solo área sería más eficiente para identificar movimientos que colocar sensores en cada articulación y músculo. Para que esta estrategia de objetivo funcione, necesita capturar con precisión las señales de diferentes áreas en el punto donde todas convergen y luego desacoplar la información enredada en las señales convergidas. Para maximizar la usabilidad y movilidad de los usuarios, el equipo de investigación usó un sensor de un solo canal para generar las señales correspondientes a movimientos complejos de la mano.

El sistema RSL recopila datos de partes arbitrarias en la muñeca y entrena automáticamente el modelo en una demostración en tiempo real con una mano virtual 3D que refleja los movimientos originales. Para mejorar la sensibilidad del sensor, los investigadores usaron agrietamiento nanoescala inducido por láser.

Este sistema sensorial puede rastrear el movimiento de todo el cuerpo con una pequeña red sensorial y facilitar la medición remota indirecta de movimientos humanos, aplicable para sistemas VR/AR portátiles. El equipo de investigación analizó los patrones de señal del sensor en un espacio latente que encapsula comportamiento temporal del sensor y luego mapearon los vectores latentes a espacios métricos de movimiento de dedos.

El sistema es expansible a otras partes del cuerpo; por ejemplo, es capaz de extraer movimientos de marcha desde una pelvis. Se espera que esta tecnología encuentre usos en monitoreo de salud, rastreo de movimiento y robótica suave.