Sensores táctiles ópticos para tecnologías avanzadas de reconocimiento biométrico

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Los sensores táctiles ópticos están ganando mucha atención como tecnologías de reconocimiento biométrico de próxima generación.

Capaces de analizar fuerzas dinámicas a partir de una sola imagen, estos sensores trascienden las limitaciones de los sistemas ópticos existentes, creando posibles aplicaciones en diversos campos, como el análisis de emociones de la escritura a mano, la caracterización de superficies y las medidas contra la falsificación.

Un equipo de investigación colaborativo, compuesto por el profesor Jiseok Lee, el profesor Hyunhyub Ko y el profesor Donghyuk Kim de la Escuela de Energía e Ingeniería Química de la UNIST, junto con el profesor Jungwook Kim de la Universidad Nacional de Seúl, ha desarrollado un sensor táctil óptico que analiza señales táctiles dinámicas en tiempo real.

Los sensores anteriores se limitaban a medir fuerzas estáticas o dinámicas; sin embargo, este equipo de investigación ha sido pionero en una tecnología que puede separar y analizar estas fuerzas simultáneamente.

Cabe destacar que este avance abre nuevas posibilidades para representar visualmente las variaciones en la velocidad y la presión de la escritura a mano, así como para la identificación individual a través del análisis de aprendizaje automático.

En el centro de esta innovadora tecnología se encuentran las nanopartículas de conversión ascendente, que facilitan las mediciones de alta resolución de fuerzas dinámicas y detectan con precisión estímulos externos al absorber la luz del infrarrojo cercano.

Para mejorar el análisis de datos, el equipo de investigación incorporó técnicas de aprendizaje automático para procesar los datos recopilados por los sensores con mayor precisión.

Su algoritmo de aprendizaje automático separó eficazmente la presión vertical de las fuerzas de corte por fricción dentro de las señales táctiles dinámicas e identificó con precisión la dirección de estas fuerzas.

La validez de la ruta de transmisión de fuerza y los cambios de señal dentro del sensor se confirmaron además mediante el análisis de elementos finitos.

El diseño del sensor imita la estructura sensorial de la piel humana, lo que proporciona una amplificación de la detección de fuerza.

Distingue la presión vertical y las fuerzas de corte por fricción simultáneamente a partir de una única imagen óptica, capaz de detectar fuerzas diminutas de tan solo 0,05 N generadas por una presión suave sobre un objeto, y cuenta con un impresionante tiempo de respuesta de 9,12 milisegundos.

El sensor desarrollado tiene aplicaciones potenciales no solo para el análisis de escritura a mano, sino también para el reconocimiento de huellas dactilares y la interpretación del braille.

En la práctica, el equipo de investigación ha implementado un sistema que convierte el braille en voz, lo que demuestra la utilidad del sensor en sistemas biométricos dinámicos y escenarios de lucha contra la falsificación.

El profesor Lee señaló:

“Este es el primer estudio que visualiza simultáneamente la presión estática y la fricción dinámica imitando las estructuras sensoriales de la piel humana, lo que permite un análisis en tiempo real mediante la separación de estas dos fuerzas mediante el aprendizaje automático”.

El primer autor Changil Son enfatizó:

“Esta estructura simple del sensor es prometedora para futuras aplicaciones en la cuantificación de la presión dinámica, particularmente en la detección de escritura a mano de alta sensibilidad”.

El coautor Chaeyong Ryu dijo: “Estos avances contribuirán al desarrollo de sensores basados en el aprendizaje de IA aplicables en robótica”.

Fuente: Nature communications