Los científicos han desarrollado una “piel robótica” de bajo costo, duradera y altamente wise que se puede agregar a las manos robóticas como un guante, lo que permite a los robots detectar información sobre su entorno de una manera related a los humanos.
Los investigadores, de la Universidad de Cambridge y College School London (UCL), desarrollaron la piel versatile y conductora, que es fácil de fabricar y se puede derretir y formarse en una amplia gama de formas complejas. La tecnología detecta y procesa una variedad de entradas físicas, lo que permite a los robots interactuar con el mundo físico de una manera más significativa.
A diferencia de otras soluciones para el toque robótico, que generalmente funcionan a través de sensores integrados 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, lo que lo acerca a nuestro propio sistema de sensores: nuestra piel.
Aunque la piel robótica no es tan wise como la piel humana, puede detectar señales de más de 860,000 pequeñas vías en el materials, lo que le permite reconocer diferentes tipos de tacto y presión, como el grifo de un dedo, una superficie caliente o fría, daño causado por el corte o apuñalamiento, o múltiples puntos que se tocan de una vez, en un solo materials.
Los investigadores utilizaron una combinación de pruebas físicas y técnicas de aprendizaje automático para ayudar a la piel robótica a “aprender” cuál de estas vías importa más, por lo que puede detectar diferentes tipos de contacto de manera más eficiente.
Además de posibles aplicaciones futuras para robots humanoides o prótesis humanas donde un sentido del tacto es very important, los investigadores dicen que la piel robótica podría ser útil en las industrias tan variadas como el sector automotriz o el alivio de desastres. Los resultados se informan en la revista Robótica de la ciencia.
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 diferentes tipos de tacto, un tipo de sensor para detectar presión, otro para la temperatura, and so forth., que luego se incrustan en materiales suaves y flexibles. Sin embargo, las señales de estos diferentes sensores pueden interferir entre sí, y los materiales se dañan fácilmente.
“Tener diferentes sensores para diferentes tipos de tacto conduce a materiales que son complejos de hacer”, dijo el autor principal, el Dr. David Hardman, del Departamento de Ingeniería de Cambridge. “Queríamos desarrollar una solución que pueda detectar múltiples tipos de tacto a la vez, pero en un solo materials”.
“Al mismo tiempo, necesitamos algo que sea barato y duradero, de modo que sea adecuado para un uso generalizado”, dijo el coautor Dr. Thomas George Thuruthel de UCL.
Su solución utiliza un tipo de sensor que reacciona de manera diferente a diferentes tipos de tacto, conocidos como detección multimodal. Si bien es difícil separar la causa de cada señal, los materiales de detección multimodal son más fáciles de hacer y más robustos.
Los investigadores se derritieron por un hidrogel a base de gelatina suave, elástico y conductivo, y lo arrojaron a la forma de una mano humana. Probaron una gama de diferentes configuraciones de electrodos para determinar cuál les dio la información más útil sobre los diferentes tipos de tacto. De solo 32 electrodos colocados en la muñeca, pudieron recopilar más de 1.7 millones de información sobre toda la mano, gracias a las pequeñas vías del materials conductor.
Luego, la piel se probó en diferentes tipos de tacto: los investigadores la criticaron con una pistola de calor, la presionaron con los dedos y un brazo robótico, lo tocaron suavemente con los dedos e incluso la abre con un bisturí. Luego, el equipo utilizó los datos recopilados durante estas pruebas para entrenar un modelo de aprendizaje automático para que la mano reconozca lo que significaban los diferentes tipos de tacto.
“Podemos exprimir mucha información de estos materiales: pueden tomar miles de medidas muy rápidamente”, dijo Hardman, quien es investigador postdoctoral en el laboratorio del coautor profesor Fumiya Iida. “Están midiendo muchas cosas diferentes a la vez, en una gran superficie”.
“No estamos del todo en el nivel donde la piel robótica es tan buena como la piel humana, pero creemos que es mejor que cualquier otra cosa en este momento”, dijo Thuruthel. “Nuestro método es versatile y más fácil de construir que los sensores tradicionales, y podemos calibrarlo usando el toque humano para una variedad de tareas”.
En el futuro, los investigadores esperan mejorar la durabilidad de la piel electrónica y realizar más pruebas sobre tareas robóticas del mundo actual.
La investigación fue apoyada por el Programa de Alcance de Investigación International Samsung, la Royal Society y el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), parte de la Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI). Fumiya Iida es miembro de Corpus Christi School, Cambridge.
