Piel artificial para robots

Más suave que la piel humana, más delicado que el contacto con un bebé, capaz de sentir el cambio de temperatura. Hablamos de un sensor… un polímero…  convertido en piel artificial para robots.

A ritmo acelerado los robots se han vuelto más humanos. Están dotados de inteligencia artificial, flexibilidad, y apariencia humana. Ahora, investigadores de la UCLA y de la Universidad de Washington han implantado sensores flexibles en la piel artificial que se ¨injerta¨ en los dedos de los robots, o en sus prótesis, para mejorar su capacidad sensorial.

La piel humana constituye el mayor órgano y está repleta de terminales nerviosas que suministran información instantánea sobre temperatura, presión y dolor. La piel robótica está configurada por polímeros inteligentes expandibles según la humedad y la temperatura, y con partículas piezoeléctricas que generan corriente eléctrica cuando reciben presión.

Los adelantos en esta área se realizan a nanoescala, creando materiales que reaccionan ante múltiples estímulos. Se trata de sensores microscópicos que pueden ser 2.000 veces más sensibles que la piel humana. El núcleo inteligente se inserta entre dos nanorredes de electrodos, que detectan las cargas eléctricas producidas cuando los sensores sienten un objeto, y transmiten esa información al procesador central. El mayor desafío es lograr la capacidad para distinguir entre sentidos diferentes.

Los investigadores se inspiran en la biología humana para diseñar esta piel artificial. Han desarrollado sensores teniendo en cuenta la complejidad de ciertas tareas humanas, como abrir una puerta, tocar instrumentos musicales, o estrechar la mano. Han podido lograr un nivel de sensibilidad idéntico al de las manos humanas.

Los robots pueden realizar operaciones de agarre y de manipulación sintiendo el objeto que contactan.

Esta tecnología incorpora circuitos extensibles que se implantan en materiales flexibles. El material electrónico se complementa con semiconductores que operan como controladores de la corriente eléctrica. Estos semiconductores pueden ser o no de carbono. El problema ha sido solucionar la imposibilidad de lograr semiconductores extensibles. Para ello han diseñado estructuras que alivian las limitaciones causadas por la carencia de ciertos materiales flexibles.

Los sensores de caucho, que operan normalmente aun cuando se extienden un 50% de su tamaño, pueden funcionar como piel artificial para los robots. El material es capaz de sentir tensión, presión y temperatura, igual que la piel humana.

Los seres humanos deseamos trabajar junto a robots, pero para que sea de forma segura los robots necesitan ser capaces de sentir plenamente el entorno. Un robot puede trabajar ¨codo a codo¨ con las personas sin ningún tipo de peligro si cuentan con una piel suave, flexible que le permita sentir su entorno.

En lugar de inventar polímeros sofisticados los investigadores usan materiales extensibles que se pueden obtener en el mercado a bajo coste para producir componentes que funcionen como conductores estables, y que puedan ser producidos a escala industrial. Estos materiales extensibles son construidos mediante la mezcla de nanofibras conductoras, con diámetros menores a 100 nanomilímetros, mezcladas en una solución de polímeros orgánicos extensibles de silicio (llamados polidimetilsiloxane). Cuando secan a 60º C, la solución se convierte en un material extensible al que se le implantan millones de nanorredes que transportan energía eléctrica.

Colocados en los dedos del robot, la piel electrónica funciona como un sensor que produce diversas señales eléctricas cuando los dedos se doblan. Ello produce presión en el material que modifica el flujo de la corriente eléctrica, y que puede medirse. Los avances en robótica ya han logrado máquinas capaces de ver de la misma manera que los sistemas ópticos biológicos. Aunque en su fase de introducción, este tipo de robots pueden resultar muy valiosos en el futuro.

Otros robots, más rígidos, son utilizados en procesos de fabricación y requieren de una programación cuidadosa. Están programados precisamente para hacer un tipo de trabajo determinado hasta completar la tarea. Estos robots se convierten en inútiles cuando se los saca del entorno de trabajo para el que han sido diseñados.

Los robots dúctiles, por el contrario, están construidos con materiales flexibles, elásticos, lo que les permite adaptarse a su entorno, igual que los seres biológicos. Estas máquinas pueden desarrollar tareas imposibles a los estándares de la robótica rígida. Son más versátiles, al contar con sensores en las manos que pueden adaptarse a las formas de los objetos, y usando un algoritmo la mano puede distinguir un objeto de otro, como un huevo, un vaso, o un DVD.

Con una mano sensible al robot le resulta mucho más fácil manipular objetos. Una mano rígida necesita de una compleja planificación para poder decidir cómo manipular el objeto, cómo desplegar los dedos para no producir daños. Una mano dúctil puede agarrar el objeto, rodearlo, y levantarlo sin dificultad.

Los investigadores han dotado a la piel artificial con capacidad para detectar vibraciones y fuerzas, caracterizándola con niveles de sensibilidad y precisión similar al de las manos humanas. Los robots pueden desarrollar operaciones delicadas sin la colaboración humana debido a las habilidades que le han sido dotadas.

En una reunión social, los seres humanos podemos obtener información importante a través del tacto. Con este sentido, aprendemos mucho sobre otras personas. Por ejemplo, un apretón de manos puede indicar si la otra persona es fuerte o débil, nerviosa, tímida, o extrovertida. Los robots deben ser capaces de comprender el significado del tacto. El fortalecimiento de estas capacidades similares en robótica mejorará el éxito en las interacciones instintivas entre los seres humanos y los robots.

Los científicos sostienen que la piel artificial para los robots puede tener otros usos ya que la piel es suave, flexible y extensible. La piel artificial robótica influirá significativamente en el desarrollo de dúctiles wearables, incluyendo monitores para diagnósticos médicos, implantes quirúrgicos, e interfaces hombre-máquina.

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El Autor

Roberto Álvarez del Blanco

Es una de las principales autorida- des internacionales en marketing y estrategia de marca. Profesor del IE Business School.

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