Una nueva e-piel otorga a los robots y prótesis un excepcional sentido del tacto

Su sistema de sensores responde mil veces más rápido que el tacto humano.

Los robots y los dispositivos protésicos pronto tendrán un sentido del tacto equivalente o mejor que la piel humana con la Piel Electrónica Codificada Asíncrona (ACES), un sistema nervioso artificial desarrollado por un equipo de investigadores de NUS.

El nuevo sistema de revestimiento electrónico tiene una capacidad de respuesta y robustez ultraaltísimas, y puede combinarse con cualquier tipo de capas de revestimiento de sensor para funcionar de manera efectiva como un revestimiento electrónico.

La innovación, lograda por el Profesor Asistente Benjamin Tee y su equipo de NUS Materials Science and Engineering, se publicó en la prestigiosa revista científica Science Robotics.

Más rápido que el sistema nervioso sensorial humano.

“Los seres humanos utilizan nuestro sentido del tacto para realizar casi todas las tareas diarias, como tomar una taza de café o hacer un apretón de manos.

Sin él, incluso perderemos nuestro sentido del equilibrio al caminar.

De manera similar, los robots necesitan tener un sentido del tacto para poder interactuar mejor con los humanos, pero los robots actuales todavía no pueden sentir los objetos muy bien “, explicó Asst Prof Tee, quien ha estado trabajando en tecnologías de piel electrónica durante más de una década con la esperanza de dar a Robots y dispositivos protésicos un mejor sentido del tacto.

Inspirándose en el sistema nervioso sensorial humano, el equipo de NUS pasó un año y medio desarrollando un sistema de sensores que podría funcionar mejor.

Mientras que el sistema nervioso electrónico ACES detecta señales como el sistema nervioso del sensor humano, a diferencia de los haces de nervios en la piel humana, está formado por una red de sensores conectados a través de un solo conductor eléctrico .

También es diferente a las pieles electrónicas existentes que tienen sistemas de cableado interconectados que pueden hacerlos sensibles al daño y difíciles de ampliar.

“El sistema nervioso es extremadamente eficiente y funciona todo el tiempo en la medida en que a menudo lo damos por sentado. También es muy resistente al daño.

Nuestro sentido del tacto, por ejemplo, no se ve afectado cuando sufrimos un corte.

“Si podemos imitar cómo funciona nuestro sistema biológico y mejorarlo aún más, podemos lograr tremendos avances en el campo de la robótica donde predominan las pieles electrónicas”.

ACES puede detectar toques más de 1,000 veces más rápido que el sistema nervioso sensorial humano.

Por ejemplo, es capaz de diferenciar el contacto físico entre diferentes sensores en menos de 60 nanosegundos, el más rápido jamás logrado para una tecnología de revestimiento electrónico, incluso con una gran cantidad de sensores.

La piel habilitada para ACES también puede identificar con precisión la forma, textura y dureza de los objetos en 10 milisegundos, diez veces más rápido que el parpadeo de un ojo.

Esto está habilitado por la alta fidelidad y la velocidad de captura del sistema ACES.

La plataforma ACES también puede diseñarse para lograr una alta robustez frente al daño físico, una propiedad importante para las pieles electrónicas porque entran en contacto físico frecuente con el medio ambiente.

A diferencia del sistema actual que se usa para interconectar sensores en pieles electrónicas existentes, todos los sensores en ACES se pueden conectar a un conductor eléctrico común con cada sensor funcionando independientemente.

Esto permite que las carátulas electrónicas habilitadas para ACES continúen funcionando siempre que haya una conexión entre el sensor y el conductor, lo que los hace menos vulnerables a los daños.

ACES tiene un sistema de cableado simple y una notable capacidad de respuesta incluso con un número creciente de sensores.

Estas características clave facilitarán la ampliación de skins electrónicos inteligentes para aplicaciones de Inteligencia Artificial (AI) en robots, dispositivos protésicos y otras interfaces de máquinas humanas.

“La escalabilidad es una consideración crítica, ya que se requieren grandes piezas de pieles electrónicas de alto rendimiento para cubrir las superficies relativamente grandes de los robots y dispositivos protésicos”, explicó Asst Prof Tee.

“ACES puede emparejarse fácilmente con cualquier tipo de capas de piel de sensor, por ejemplo, aquellas diseñadas para detectar temperaturas y humedad, para crear una piel electrónica habilitada para ACES de alto rendimiento con un excepcional sentido del tacto que se puede utilizar para una amplia gama de propósitos “, agregó.

Por ejemplo, la combinación de ACES con la capa de la piel del sensor transparente, autorreparable y resistente al agua, también desarrollada recientemente por el equipo de Asst Prof Tee, crea una piel electrónica que puede repararse por sí misma, como la piel humana.

Este tipo de piel electrónica se puede usar para desarrollar prótesis más realistas que ayudarán a las personas discapacitadas a recuperar su sentido del tacto.

Otras aplicaciones potenciales incluyen el desarrollo de robots más inteligentes que pueden realizar tareas de recuperación de desastres o hacerse cargo de operaciones mundanas como el empaque de artículos en almacenes.

Por lo tanto, el equipo de NUS está buscando aplicar la plataforma ACES en robots avanzados y dispositivos protésicos en la siguiente fase de su investigación.

Fuente: NUS News