Investigadores de la Stanford han desarrollado un sensor parecido a la piel que se coloca en la punta de los dedos de una mano robótica, y que se puede programar entonces para sentir por ejemplo cuando se toca una fruta y tocarla sin dañarla. Se espera que con esta tecnología eventualmente se puedan crear robots que perciban las características de los objetos y que puedan, de forma autónoma, saber cuánta fuerza aplicar.
En un artículo publicado el 21 de noviembre en Science Robotics, el ingeniera química Zhenan Bao y su equipo, demostraron que los sensores trabajan lo suficientemente bien permitiendo a la mano robótica tocar una frambuesa de forma delicada o a manipular una pelota de ping pong sin aplastarla. “Esta tecnología nos pone en el camino para que algún día los robots puedan tener capacidades táctiles, que se encuentran en la piel humana“, dice Bao.
Bao indicó que los sensores en la punta de los dedos del guante simultáneamente miden la intensidad y la dirección de la presión, dos cualidades esenciales para adquirir esta destreza manual. Los investigadores sin embargo, deben aún perfeccionar la tecnología para controlar automáticamente estos sensores de manera que cuando el robot tome, por ejemplo, un huevo, pueda sostenerlo con dos dedos sin romperlo y evitando que se le caiga (algo que los humanos hacen con mucha facilidad).
El guante electrónico imita la manera en que las capas de piel humana trabajan juntas para que nuestras manos tengan esta sensibilidad extraordinaria. La capa exterior de la piel tiene un sensor que detecta la presión, el calor y otros estímulos. Nuestros dedos y palmas son particularmente ricas en sensores táctiles. Estos sensores trabajan en conjunto con una subcapa de piel llamada el “spinosum”, un terreno microscópico de montañas y valles minúsculos.
Estas montañas y valles son críticos. Cuando nuestros dedos tocan un objeto, la capa externa de la piel se acerca al spinosum. Un ligero toque se siente principalmente por los sensores cercanos a las montañas. Una presión más intensa obliga a la piel externa a acercarse a los valles del spinosum disparando así sensaciones táctiles más intensas.
Pero las mediciones de la intensidad de la presión es solamente una parte de lo que permite hacer el spinosum. La subcapa llena de montañas y valles también ayuda a revelar la dirección de la presión o la fuerza aplicada, Un dedo presionando hacia el norte, por ejemplo, crea señales fuertes en las pendientes del sur de estas montañas microscópicas. Así, la habilidad para sentir la fuerza aplicada es lo que nos ayuda a mantener un huevo entre dos dedos sin problemas.
Clementine Boutry, estudiante postdoctoral y el estudiante de maestría, Marc Negre, desarrollaron los sensores electrónicos que simulan este mecanismo táctil en los humanos. Cada sensor de la punta de los dedos del guante robótico está hecho de tres capas flexibles que trabajan en concierto. Las capas de arriba y abajo son activas eléctricamente. Los investigadores pusieron una malla de líneas eléctricas en cada una de estas superficies externas, como filas en un campo y las giraron perpendicularmente unas con otras para crear un arreglo denso de pequeños pixeles sensibles. Simularon pues el spinosum.
Un aislante en la capa de la mitad mantiene simplemente las capas de electrodos aparte. Pero esta separación fue crítica porque los electrodos están muy cerca y sin tocarse pueden guardar energía eléctrica. Cuando un dedo robótico presiona hacia abajo, aprieta los electrodos de arriba, que los acercan a los que están abajo y la energía acumulada se incrementa. Las montañas y valles dan el mapa de la intensidad y la dirección de la presión a puntos específicos de forma muy parecida a como lo hace la piel en los seres humanos.
Las pruebas realizadas con el guante robótico mostraron la factibilidad de la idea. Bao dijo que con la programación adecuada, una mano robótica podría hacer tarea repetitivas como la de tomar huevos y ponerlas en recipientes de cartón con el cuidado correcto. También podría ser un asistente robótico para la cirugía. Sin embargo, para Bao, la última meta es la desarrollar un guante que automáticamente defina la fuerza exacta para tomar un objeto con seguridad sin tener que hacer un programa previamente.
“Podemos programar un robot para tocar delicadamente una frambuesa sin destruirla, pero estamos lejos de ser capaces de tocar y detectar a la zarzamora y hacer que el robot la tome y la levante”.