Ser capaz de transportarse en un cuerpo robótico tiene todo tipo de aplicaciones, desde las prácticas hasta las fantasiosas. Las interfaces existentes que podrían hacer esto posible tienden a ser voluminosas, pero una piel electrónica inalámbrica hecha por investigadores chinos promete un control mucho más natural.
Si bien es posible que algún día los robots inteligentes puedan igualar la destreza y la adaptabilidad de los humanos, todavía tienen dificultades para llevar a cabo muchas de las tareas que nos gustaría que pudieran hacer. Mientras tanto, muchos creen que crear formas para que los humanos teleoperen cuerpos robóticos podría ser una casa intermedia útil.
El enfoque podría ser particularmente útil para escenarios que son peligrosos para los humanos pero que aún están más allá de las capacidades de los robots autónomos . Por ejemplo, la desactivación de bombas o la limpieza de desechos radiactivos, o de manera más específica, los profesionales médicos que tratan a pacientes altamente infecciosos.
Si bien ya existen robots controlados a distancia, poder controlarlos a través de movimientos naturales del cuerpo podría hacer que la experiencia sea mucho más intuitiva. También podría ser crucial para desarrollar exoesqueletos robóticos prácticos y mejores prótesis , e incluso posibilitar la creación de experiencias de entretenimiento inmersivas en las que los usuarios toman el control de un cuerpo robótico.
Si bien existen soluciones para traducir el movimiento humano en señales para robots, por lo general implica el uso de equipos enormes que el usuario tiene que usar o complicados sistemas de visión por computadora.
Ahora, un equipo de investigadores de China ha creado una piel electrónica flexible repleta de sensores, transmisores inalámbricos y diminutos imanes vibratorios que pueden proporcionar retroalimentación háptica al usuario. Al colocar estos parches en varias partes del cuerpo, como la mano, el antebrazo o la rodilla, el sistema puede registrar los movimientos del usuario y transmitirlos a los dispositivos robóticos.
La investigación, descrita en un artículo publicado en Science Advances , se basa en los rápidos avances en electrónica flexible en los últimos años, pero su principal contribución es empaquetar muchos componentes en un paquete compacto, potente y fácil de usar.
Los sensores del sistema se basan en materiales piezorresistivos, cuya resistencia eléctrica cambia cuando se someten a tensión mecánica. Esto les permite actuar como sensores de flexión, por lo que cuando los parches se colocan en la articulación de un usuario, el cambio en la resistencia corresponde al ángulo en el que se dobla.
Estos sensores están conectados a un microcontrolador central a través de cables de cobre ondulados que se mueven hacia arriba y hacia abajo en forma de serpiente. Este patrón en zigzag permite que los alambres se expandan fácilmente cuando se estiran o doblan, evitando que se rompan bajo tensión. Luego, las señales de voltaje de los sensores se procesan y transmiten a través de Bluetooth, ya sea directamente a un dispositivo robótico cercano oa una computadora, que luego pueden transmitirlas a través de una red local o Internet.
Fundamentalmente, los investigadores también han incorporado un sistema de retroalimentación. Los mismos sensores piezorresistivos se pueden conectar a partes del dispositivo robótico, por ejemplo, en las yemas de los dedos, donde pueden actuar como sensores de presión.
Las señales de estos sensores se transmiten a la piel electrónica, donde se utilizan para controlar pequeños imanes que vibran a diferentes frecuencias según la presión aplicada. Los investigadores demostraron que los humanos que controlan una mano robótica podrían usar la retroalimentación para distinguir entre cubos de goma con diferentes niveles de dureza.
Es importante destacar que el tiempo de respuesta para las señales de retroalimentación fue tan bajo como 4 microsegundos mientras operaba directamente a través de Bluetooth y solo 350 microsegundos operando a través de una red Wi-Fi local, que está por debajo de los 550 microsegundos que tardan los humanos en reaccionar a los estimulos táctiles. Sin embargo, la transmisión de señales a través de Internet durará tiempos de respuesta con más largos, entre 30 y 50 milisegundos.
No obstante, los investigadores demostraron que al combinar diferentes configuraciones de parches con la retroalimentación visual de las gafas de realidad virtual, los usuarios humanos podrían controlar un automóvil a control remoto con los dedos, usar un brazo robótico para realizar una prueba de hisopo de COVID e incluso obtener un humanoide básico. robot para caminar, ponerse en cuclillas, limpiar una habitación y ayudar a cuidar a un paciente.
Los parches funcionan con una batería de iones de litio integrada que proporciona suficiente energía para que durante todos sus dispositivos de retroalimentación háptica funcionen continuamente a plena potencia más de una hora. En modo de espera, puede durar casi dos semanas y los cables de cobre del dispositivo pueden incluso actuar como una antena para recargar la batería de forma inalámbrica.
Inevitablemente, el sistema aún terminará una afinación considerable antes de que pueda usarse en entornos del mundo real. Pero sus impresionantes capacidades y su elegante diseño sugieren que los sensores flexibles discretos que podrían permitirnos controlar robots de forma remota no podrían estar muy lejos.
Crédito de la imagen: geralt / 23811 imágenes
Fuente:
Gent, E. (2022b, 17 de enero). La «piel electrónica» repleta de sensores controla los robots con retroalimentación háptica . Centro de singularidad. Recuperado el 18 de enero de 2022, de https://singularityhub.com/2022/01/17/sensor-packed-electronic-skin-controls-robots-with-haptic-feedback/