Los nuevos sensores similares a la piel se adaptan a casi cualquier lugar

Investigadores del Instituto de Robótica e Inteligencia de Máquinas de Múnich (MIRMI) de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han desarrollado un proceso de fabricación automatizado para sensores blandos. Estas celdas de medición universales se pueden acoplar a casi cualquier objeto. Se prevén aplicaciones, especialmente en robótica y prótesis.

“Sentir y detectar nuestro entorno es esencial para comprender cómo interactuar con él de manera efectiva”, dice Sonja Groß. Un factor importante en la interacción con los objetos es su forma. “Determina cómo podemos realizar ciertas tareas”, dice un investigador del Instituto de Robótica e Inteligencia de Máquinas de Munich (MIRMI) en TUM. Además, las propiedades físicas de los objetos, como la dureza y la flexibilidad, afectan la forma en que podemos agarrarlos y manipularlos, por ejemplo.

El Santo Grial en robótica y prótesis es una emulación realista de las habilidades motoras sensoriales humanas, como la mano humana. En robótica, los sensores de fuerza y ​​par están completamente integrados en la mayoría de los dispositivos. Estos sensores de medición brindan información valiosa sobre cómo un sistema robótico, como una mano artificial, interactúa con su entorno. Sin embargo, los sensores tradicionales estaban limitados en términos de personalización. Tampoco se pueden adjuntar a ningún objeto. En resumen: hasta ahora no existía un proceso de fabricación de sensores para objetos rígidos de todas las formas y tamaños.

Nuevo marco de sensor blando presentado por primera vez

Este fue el punto de partida de la investigación de Sonja Groß y Diego Hidalgo, que ahora presentan en la ICRA Robotics Conference de Londres. La diferencia: un material suave similar al cuero que envuelve los objetos. El grupo de investigación también ha desarrollado un marco que automatiza en gran medida el proceso de producción de este cuero. “Usamos software para estructurar los sistemas sensoriales”, dice Hidalgo. “Luego enviamos esta información a una impresora 3D donde se fabrican nuestros sensores blandos”.

La impresora inyecta pasta negra conductora en la silicona líquida. La silicona se endurece, pero la pasta queda sellada y permanece líquida. Cuando los sensores se comprimen o estiran, su resistencia eléctrica cambia. “Esto nos dice cuánta fuerza de compresión o tracción se aplica a la superficie. Usamos este principio para obtener una comprensión general de las interacciones con los objetos y, específicamente, para aprender a controlar cómo interactúa la mano artificial con estos objetos”, explica Hidalgo.

Lo que distingue su trabajo es que los sensores integrados en silicio se ajustan a una superficie determinada (como los dedos o las manos), pero aún así brindan datos precisos que pueden usarse para interactuar con el entorno.

Nuevas perspectivas para la robótica, especialmente la prótesis

“La integración de estos sensores suaves similares a la piel en objetos 3D abre nuevas vías para la detección táctil avanzada en IA”, dice el director ejecutivo de MIRMI, Prof. Sami Haddadin. Los sensores proporcionan datos valiosos sobre las fuerzas de compresión y las deformaciones en tiempo real, proporcionando así información instantánea. Esto amplía el rango de percepción del objeto o la mano del robot, lo que facilita una interacción más sofisticada y sensible.

Haddadin explica: “Este trabajo tiene el potencial de causar una revolución general en industrias como la robótica, la prótesis y la interacción hombre-máquina, permitiendo la creación de tecnología de sensores inalámbricos y personalizables para cualquier objeto y máquina”.

El artículo se publica bajo el llamado Conferencia Internacional de Robótica y Automatización (ICRA) IEEE 2023.