Imitan las manos humanas para hacer mejores sensores

Un equipo de investigación internacional ha desarrollado sensores de “piel electrónica” capaces de imitar el proceso dinámico del movimiento humano.

Este trabajo podría ayudar a las personas gravemente heridas, como los soldados, a recuperar la capacidad de controlar sus movimientos, así como contribuir al desarrollo de la robótica inteligente, según Huanyu “Larry” Cheng, profesor en el Departamento de Ciencias de Ingeniería y Mecánica de la universidad de Penn State.

Cheng e investigadores colaboradores con base en China publicaron su trabajo en un número reciente de la revista Nano Energy.

“La piel de la mano humana es asombrosa, eso es lo que intentamos imitar“, dijo Cheng.

“¿Cómo capturamos la textura y la fuerza?

¿Qué hay de los años de evolución que produjeron la impresionante sensibilidad de la punta del dedo?

Intentamos reproducir este proceso biológico y dinámico para permitir que ciertos objetos se comporten de manera similar a la mano humana“.

El sensor de modo dual mide tanto la magnitud como la carga del movimiento, como el esfuerzo de mover una raqueta de tenis, así como la velocidad, la duración y la dirección.

El truco consistía en desacoplar esta medición y comprender cómo los parámetros separados se influyen mutuamente.

Por ejemplo, hacer rebotar suavemente una pelota de tenis en una raqueta requiere un esfuerzo diferente al de servir una pelota a un oponente.

Esas mismas variables entran en juego cuando una persona con un brazo protésico necesita diferenciar entre manejar un huevo o llevar una sandía.

“Podemos aplicar estos sensores para ayudar a la gente a captar la magnitud necesaria a la hora presionar, doblar y más“, dijo Cheng.

“También podemos usar estos sensores en robótica blanda para manipular objetos delicados, como atrapar un pez, o incluso en un desastre cuando puedan necesitar arrastrarse hacia espacios irregulares y mover escombros”.

Los datos son proporcionados por la sinergia creada entre las señales piezoeléctricas y piezorresistivas, según Cheng.

Las señales piezoeléctricas miden la fuerza externa, como la presión, para crear una carga eléctrica, mientras que las señales piezorresistivas mitigan la corriente.

Los sensores de modo dual están unidos entre sí, con dos capas internas de microestructuras en forma de pirámide enfrentadas.

Las microestructuras miden la magnitud y la duración de las mediciones de la capa piezorresistiva y la tasa de carga dinámica y la dirección desde la capa piezoeléctrica.

Este efecto sinérgico permite una alta sensibilidad en un amplio rango de presiones y frecuencias, lo que significa que los investigadores pueden medir con precisión la fuerza y la flexibilidad necesarias para imitar movimientos específicos.

“Combinamos lo mejor de los mejores modelos y sensores para crear algo nuevo“, dijo Cheng.

Fuente: Noticias de la Ciencia