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Esta punta de dedo robótica siente como la piel humana

Este dispositivo puede ayudar a los robots a ser más diestros y mejorar el rendimiento de las manos protésicas

Las máquinas pueden vencer a los mejores jugadores de ajedrez del mundo, pero no saben manejar muy bien una pieza de ajedrez. Esta falta de destreza de los robots se debe, en parte, a que las pinzas artificiales carecen del fino sentido del tacto de la yema del dedo humano.

Dos artículos publicados recientemente en el Journal of the Royal Society Interface por científicos de la Universidad de Bristol (Reino Unido) ofrecen la primera comparación en profundidad de un dedo artificial con grabaciones neuronales del sentido del tacto humano.

La investigación, dirigida por Nathan Lepora, profesor de robótica e inteligencia artificial del Departamento de Ingeniería Matemática de la Universidad de Bristol y basado en el Laboratorio de Robótica de Bristol, desarrolló el sentido del tacto en la yema de un dedo artificial.

Para ello, los científicos utilizaron una malla impresa en 3D de papilas con forma de alfiler en la parte inferior de la piel flexible, que imitan las papilas dérmicas que se encuentran entre las capas epidérmicas externas y dérmicas internas de la piel táctil humana.

“Demostramos por primera vez que las señales artificiales se asemejan mucho a las señales nerviosas reales que los neurocientíficos habían registrado previamente utilizando agujas insertadas en los nervios táctiles”, explicó Lepora a Metro

Aunque la investigación encontró una notable coincidencia entre la punta del dedo artificial y las señales nerviosas humanas, los investigadores señalaron que no era tan sensible a los detalles finos.

El profesor Lepora sospecha que esto ocurre porque la piel impresa en 3D es más gruesa que la real, y su equipo está estudiando ahora cómo imprimir estructuras a escala microscópica de la piel humana.

“Nuestro objetivo es hacer que la piel artificial sea tan buena -o incluso mejor- que la piel real”.

—  Nathan Lepora, profesor de robótica e inteligencia artificial del Departamento de Ingeniería Matemática de la Universidad de Bristol

En cualquier caso, los científicos creen que su investigación es un emocionante avance en el campo de la robótica blanda que puede conducir al desarrollo de ciborgs más diestros.

“Se trata de un avance apasionante. Poder imprimir en 3D piel táctil podría crear robots más diestros o mejorar significativamente el rendimiento de las manos protésicas al dotarlas de un sentido del tacto incorporado”, concluye Lepora.

¿Qué son los robots táctiles?

-Los robots táctiles son novedosos robots con sensores a los que se aplica la neurociencia computacional para imitar el modo en que el cerebro procesa la información táctil.

- Los robots con un sentido del tacto similar al humano podrían transformar nuestra economía y nuestra sociedad al realizar tareas físicas que actualmente requieren de las personas.

Otros dos sensores táctiles

Tactaxis

Tactaxis, desarrollado por Melexis, es un sensor táctil totalmente integrado. Según la empresa, puede proporcionar a los robots un tacto suave, como el de la piel humana, y una gran sensibilidad para aplicar pequeñas cantidades de fuerza.

Telerobot táctil

Es el primer sistema robótico háptico del mundo que transmite información táctil realista a un operador situado en cualquier parte del mundo. Por primera vez, los usuarios pueden utilizar sus manos de forma natural para controlar equipos robóticos y sentir lo que sienten los robots al manipular objetos.

Entrevista

Nathan Lepora

profesor de robótica e inteligencia artificial del Departamento de Ingeniería Matemática de la Universidad de Bristol, basado en el Laboratorio de Robótica de Bristol

P: ¿Cómo se le ocurrió la idea de desarrollar esta punta de dedo impresa en 3D?

- La idea de la piel surgió originalmente al copiar la estructura en capas de la piel humana en las yemas de los dedos. La piel humana tiene una capa exterior dura llamada epidermis sobre una capa interior más suave llamada dermis. En la unión entre estas capas hay muchas protuberancias diminutas llamadas papilas dérmicas que nos ayudan a sentir el contacto. Hacemos una estructura de capas similar en nuestra piel artificial utilizando impresoras 3D que pueden mezclar materiales blandos y duros. Podemos imprimir cientos de papilas dérmicas en un área del tamaño de una moneda.

P: ¿Cómo se consigue una alta sensibilidad?

- La piel humana tiene miles de minúsculas terminaciones nerviosas llamadas mecanorreceptores dentro y alrededor de las papilas dérmicas que envían señales sobre el contacto al cerebro. En nuestra punta de dedo artificial, utilizamos una diminuta cámara para ver las papilas dérmicas artificiales. Con un ordenador, calculamos cuánto se mueven las papilas dérmicas artificiales, lo que utilizamos como señales nerviosas artificiales.

P: ¿Cómo puede este descubrimiento mejorar el campo de la robótica?

- Un importante problema sin resolver es cómo conseguir una destreza similar a la humana con manos robóticas. Nuestro trabajo muestra cómo fabricar fácilmente puntas de dedos artificiales que puedan sentirse como las de los humanos. Esto permitirá a los investigadores desarrollar algoritmos de IA basados en este sentido del tacto para mejorar la destreza de las manos robóticas. Una aplicación obvia son las prótesis de manos, pero hay muchas más. Imagínese que un robot pudiera clasificar la basura para separar el reciclaje o que pudiera ayudar a las personas mayores en sus casas.

P: Háblenos de la piel artificial en la que está trabajando.

- Aunque las señales de nuestros dedos artificiales se parecen a las señales nerviosas reales, nuestra piel impresa en 3D no era tan sensible a los detalles finos como la piel real. Por ejemplo, un borde se siente difuso. Creemos que esto se debe a que nuestra piel impresa en 3D es más gruesa y tiene menos papilas dérmicas que la piel real. Al mejorar el proceso de impresión, esperamos hacer una piel impresa en 3D que sea sensible, o incluso más sensible, que la real.

Tenemos demostraciones en las que una mano robótica puede recoger ligeramente un objeto delicado y la punta de un dedo puede palpar delicadamente el contorno de un rostro humano. Sin embargo, la piel humana es extremadamente sensible a los detalles finos. Creemos que para que las manos de los robots realicen hazañas similares a las de los humanos, necesitarían un sentido del tacto similar al humano.

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