Piel Robótica Asequible, Duradera y Ultra-Sensible para Percepción Similar a la Humana

Andrew Corselli

(Imagen: Universidad de Cambridge)

Científicos han desarrollado una 'piel' robótica de bajo coste, duradera y altamente sensible que puede añadirse a manos robóticas como un guante, permitiendo a los robots detectar información sobre su entorno de manera similar a los humanos.

Los investigadores, de la Universidad de Cambridge y University College London (UCL), desarrollaron la piel flexible y conductora, que es fácil de fabricar y puede fundirse y moldearse en una amplia gama de formas complejas. La tecnología detecta y procesa una gama de entradas físicas, permitiendo a los robots interactuar con el mundo físico de manera más significativa.

Diferencia con otras soluciones

A diferencia de otras soluciones para tacto robótico, que típicamente funcionan vía sensores incrustados en áreas pequeñas y requieren diferentes sensores para detectar diferentes tipos de tacto, la totalidad de la piel electrónica desarrollada por los investigadores de Cambridge y UCL es un sensor, acercándola a nuestro propio sistema sensorial: nuestra piel.

Aunque la piel robótica no es tan sensible como la piel humana, puede detectar señales de más de 860,000 diminutas vías en el material, permitiéndole reconocer diferentes tipos de tacto y presión — como el toque de un dedo, una superficie caliente o fría, daño causado por corte o apuñalamiento, o múltiples puntos tocados a la vez — en un solo material.

Los investigadores usaron una combinación de pruebas físicas y técnicas de aprendizaje automático para ayudar a la piel robótica a 'aprender' cuáles de estas vías importan más, para que pueda detectar diferentes tipos de contacto más eficientemente.

Entrevista exclusiva con Thomas George Thuruthel, Ph.D. (UCL)

Tech Briefs: ¿Cuál fue el mayor desafío técnico al fundir y moldear la piel?

Thuruthel: Hubo algunos pequeños desafíos. Creo que uno era que este material no fluye tan fácilmente. No puedes crear formas muy complejas. Podrías obtener huecos. Pero honestamente el mayor desafío fue cablear este material con nuestra electrónica. El material en sí es suave y flexible, pero los cables tienen que ser en algún punto rígidos. Esta interfaz entre material blando y cable rígido es siempre un gran desafío.

Tech Briefs: ¿Cómo es el proceso de fundir y moldear las formas?

Thuruthel: Tenemos un baño de agua. Este material se funde alrededor de 50° a 60°C, y luego se solidifica alrededor de 30° a 40°C. Así que lo calentamos a líquido, tenemos molde con pequeñas aberturas por donde verter el material. Habrá pequeñas aberturas para que salga también. Viertes el material, sellas todos los agujeros, y lo dejas fuera unas horas para que cuaje. Luego abres el molde. Por supuesto, el molde es fácil de desprender para que puedas sacar la forma formada después.

Tech Briefs: El artículo dice: "Aunque la piel robótica no es tan sensible como la piel humana, puede detectar señales de más de 860,000 diminutas vías en el material." Mi pregunta: ¿Cuántas señales puede detectar la e-skin comercial actual y cómo se comparan esos números con el tacto humano?

Thuruthel: Aunque dijimos 860,000 canales, no necesariamente significa que esa sea la cantidad de unidades independientes de información que obtienes. Hay mucha información, pero mucha es redundante. No hemos cuantificado cuánto es la cantidad de información independiente. Pero diría, aproximadamente, para nuestra configuración, diría que serían alrededor de 2,000 a 3,000 unidades el número que buscas. Para la mano humana, ese número sería alrededor de 15,000 unidades. Muchas de las comerciales son muy discretas; lo que mostly ves son del orden de cientos o decenas — creo que incluso cientos es muy raro.

Sin embargo, hay una tecnología llamada sensores táctiles basados en visión, que usa cámaras incrustadas dentro de las manos. Teóricamente tendrían mayor resolución, pero, de nuevo, no se puede cuantificar. No puedes obtener un número de cuántas unidades tienes.

Tech Briefs: ¿Tienen planes establecidos para más trabajo de investigación? Y si no, ¿cuáles son sus próximos pasos?

Thuruthel: Recibimos una subvención reciente del Reino Unido; estamos intentando desarrollar esta tecnología para aplicaciones más comerciales. No hemos probado realmente cómo le iría a la piel si tuviéramos contacto repetido por, digamos, miles o 10,000 interacciones. Creo que anticipamos que esto podría ser un problema, especialmente en esta interfaz entre el material blando y la red.

Así que buscamos mejores formas de interfaz y también distintos materiales. Lo que usamos es hidrogel, que es un material decente pero no muy robusto o duradero. Estamos viendo materiales más sintéticos, materiales naturales como caucho, por ejemplo, como alternativa.

Y luego miramos tareas de nivel superior. Ahora solo estamos estimando información de percepción, como dónde está la ubicación del contacto, por ejemplo. Queremos cerrar el bucle — ¿cómo usamos esta información en una mano robótica o sistema para que pueda realizar tareas reales que sean bastante útiles?

Esos son nuestros próximos pasos.

Transcripción

00:00:02 Los robots ahora pueden sentir lo que tocan como nosotros. Bueno, casi. Investigadores de la Universidad de Cambridge han creado una piel artificial llena de sensores ultrasensibles. Estos sensores no solo detectan presión, leen textura, temperatura, incluso señales tipo dolor. La piel que los investigadores moldearon en forma de mano está hecha de un

00:00:29 hidrogel electrolizado con electrodos incrustados alrededor de la muñeca. Campos eléctricos generados a través de la piel detectan diferentes tipos de estimulación. Los sensores monitorizan miles de bits de información que no solo detectan dónde está la estimulación sino también el tipo de estimulación. La información se transfiere luego a los electrodos. La piel artificial puede detectar múltiples

00:00:56 sensaciones a la vez, como tacto, humedad, temperatura y dolor, y puede ajustarse sobre manos robóticas mecánicas como un guante. Esta piel de bajo coste podría revolucionar los campos de prótesis, cirugía robótica, industria automotriz, rehabilitación e incluso exploración espacial. ¿Cómo se siente eso? El futuro se volvió un poco más humano.