Los científicos han desarrollado una «piel» robótica económica, duradera y muy sensible que se puede añadir a las manos robóticas como si fuera un guante, lo que permite a los robots detectar información sobre su entorno de una manera similar a la de los humanos.
Investigadores de la Universidad de Cambridge y el University College de Londres (UCL) desarrollaron una 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 forma más significativa.
A diferencia de otras soluciones para el tacto robótico, que normalmente funcionan a través de sensores integrados en áreas pequeñas y requieren sensores diferentes para detectar distintos 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 de sensores: 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, 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 puñaladas, o múltiples puntos tocados a la vez) en un solo material.
Los investigadores utilizaron una combinación de 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 de manera más eficiente.
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 asistencia en casos de desastre. Los resultados se publican en la revista Science Robotics .
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 cada tipo 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 diferentes sensores pueden interferir entre sí y los materiales se dañan fácilmente.
“Disponer de diferentes sensores para distintos tipos de tacto da como resultado materiales complejos de fabricar”, afirmó el Dr. David Hardman, autor principal del estudio, del Departamento de Ingeniería de Cambridge. “Queríamos desarrollar una solución que pudiera detectar múltiples tipos de tacto a la vez, pero en un solo material”.
«Al mismo tiempo, necesitamos algo que sea barato y duradero, para que sea adecuado para un uso generalizado», dijo el coautor, el Dr. Thomas George Thuruthel de la UCL.
Su solución utiliza un tipo de sensor que reacciona de forma distinta a distintos tipos de contacto, 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 más 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.
La piel se evaluó 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, en una gran superficie”.
“Aún no hemos alcanzado el nivel de calidad de la piel robótica, pero creemos que es mejor que cualquier otra disponible actualmente”, dijo Thuruthel. “Nuestro método es flexible y más fácil de construir que los sensores tradicionales, y podemos calibrarlo utilizando el tacto humano para diversas tareas”.
En el futuro, los investigadores esperan mejorar la durabilidad de la piel electrónica y realizar más pruebas en tareas robóticas del mundo real.
La investigación contó con el apoyo del Programa de Difusión de Investigación Global de Samsung, la Royal Society y el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), perteneciente a UK Research and Innovation (UKRI). Fumiya Iida es miembro del Corpus Christi College de Cambridge.
Referencia:
David Hardman, Thomas George Thuruthel, Fumiya Iida. « Estructuración de información multimodal mediante pieles sensoriales suaves de una sola capa y tomografía de impedancia eléctrica de alta densidad ». Science Robotics (2025). DOI: 10.1126/scirobotics.adq2303
Universidad de Cambridge News. S. C. Traducido al español
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