Ingenieros han fabricado un nuevo tipo de dedo robótico dotado con sentido del tacto.
Este dedo puede captar información táctil con muy alta precisión, diferenciando detalles de menos de 1 milímetro, sobre una superficie grande, de múltiples curvas, una capacidad que en estos aspectos es muy parecida a la de un dedo humano.
El avance es obra del equipo de Matei Ciocarlie y Ioannis (John) Kymissis, ambos de la Universidad de Columbia en la ciudad estadounidense de Nueva York.
Los métodos actuales para construir sensores táctiles han resultado difíciles de usar en los dedos de robots con forma humanoide debido a múltiples desafíos, incluida la dificultad para cubrir superficies de múltiples curvas o la dificultad para adaptarse a las yemas de los dedos pequeños.
El equipo de Ciocarlie y Kymissis adoptó un nuevo enfoque: el uso de señales superpuestas de emisores y receptores de luz incrustados en una capa de guía de ondas transparente que cubre las áreas funcionales del dedo.
Al medir el transporte de luz entre cada emisor y receptor, demostraron que se puede obtener de esas señales un conjunto de datos muy rico que cambia en respuesta a la deformación del dedo vinculada al tacto.
El resultado final es un dedo robotizado totalmente integrable y sensorizado, construido utilizando métodos de fabricación accesibles y diseñado para una fácil integración en manos robóticas.
Hay dos aspectos principales de la tecnología subyacente.
En primer lugar, se usa la luz para la percepción táctil.
Debajo de la “piel”, el nuevo dedo tiene una capa hecha de silicona transparente, en la que se proyecta la luz emitida por más de 30 LEDs.
El dedo también tiene más de 30 fotodiodos que miden cómo rebota la luz.
Cada vez que el dedo toca algo, su piel se deforma, de modo sutil pero inequívoco, por lo que el patrón de luz cambia en la capa transparente de abajo.
Al medir la cantidad de luz que pasa de cada LED a cada diodo, se obtienen unas mil señales, cada una de las cuales contiene información sobre el contacto que se realizó.
Dado que la luz también puede rebotar en un espacio curvo, estas señales pueden cubrir una forma 3D compleja.
“El dedo humano proporciona información de contacto increíblemente rica: ¡más de 400 pequeños sensores táctiles en cada centímetro cuadrado de piel!“, destaca Ciocarlie.
“Ese fue el modelo que nos empujó a tratar de obtener la mayor cantidad de datos posible de nuestro dedo.
Era fundamental asegurarse de que todos los puntos de contacto en todos los lados del dedo estuvieran cubiertos: esencialmente construimos un dedo robot táctil sin puntos ciegos“.
En segundo lugar, el equipo diseñó el formato de estos datos para posibilitar que sean procesados por algoritmos de aprendizaje automático.
Debido a que hay tantas señales, todas ellas parcialmente superpuestas entre sí, los datos son demasiado complejos para ser interpretados mediante métodos convencionales.
Afortunadamente, las técnicas actuales de aprendizaje automático pueden aprender a extraer la información de interés: dónde es tocado el dedo, qué es lo que le toca, cuánta fuerza se aplica, etcétera.
Los resultados de las pruebas indican que una red neural profunda puede extraer esta información con una precisión muy alta.
Además, el equipo diseñó el dedo para que varios dedos de este tipo puedan instalarse en manos robóticas sin necesidad de adaptaciones complejas.
Los investigadores ya han montado en su laboratorio dos manos hábiles (capaces de agarrar y manipular objetos) equipadas con estos dedos: una mano tiene tres dedos y la otra cuatro.
En los próximos meses, el equipo utilizará estas manos para tratar de demostrar habilidades de manipulación más sofisticadas, basadas en datos táctiles y de propiocepción.
La propiocepción es el sentido de la posición de nuestro cuerpo (o de parte de él) en el espacio, que nos permite, por ejemplo, tocarnos la nariz incluso con los ojos cerrados.
La propiocepción también nos permite poner un pie delante del otro para caminar sin tener que mirarlos.
Fuente: Noticias de la Ciencia
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