Una primera piel electrónica elástica podría equipar a robots y otros dispositivos con la misma suavidad y sensibilidad al tacto que la piel humana, abriendo nuevas posibilidades para realizar tareas que requieren una gran precisión y control de la fuerza.
La nueva piel electrónica elástica, desarrollada por investigadores de la Universidad de Texas en Austin, resuelve un importante cuello de botella en la tecnología emergente. La tecnología e-skin existente pierde precisión de detección a medida que el material se estira, pero ese no es el caso con esta nueva versión.
«Al igual que la piel humana tiene que estirarse y doblarse para adaptarse a nuestros movimientos, también lo hace la piel electrónica», dijo Nanshu Lu, profesor del Departamento de Ingeniería Aeroespacial e Ingeniería Mecánica de la Escuela de Ingeniería Cockrell, quien dirigió el proyecto. «No importa cuánto se estire nuestra piel electrónica, la respuesta a la presión no cambia, y eso es un logro significativo».
La nueva investigación fue publicada hoy en Asunto.
Lu visualiza la piel electrónica estirable como un componente crítico para una mano robótica capaz de alcanzar el mismo nivel de suavidad y sensibilidad al tacto que una mano humana. Esto podría aplicarse a la atención médica, donde los robots podrían controlar el pulso de un paciente, limpiar el cuerpo o masajear una parte del cuerpo.
¿Por qué es necesaria una enfermera robot o un fisioterapeuta? En todo el mundo, millones de personas están envejeciendo y necesitan atención, más de la que el sistema médico mundial puede brindar.
«En el futuro, si tenemos más ancianos que cuidadores disponibles, habrá una crisis mundial», afirmó Lu. «Necesitamos encontrar nuevas formas de cuidar a las personas de manera eficiente y también cuidadosa, y los robots son una pieza importante de ese rompecabezas».
Más allá de la medicina, los robots que cuidan a las personas podrían utilizarse en caso de desastres. Podrían buscar personas heridas y atrapadas en un terremoto o un edificio derrumbado, por ejemplo, y aplicar cuidados en el lugar, como administrar RCP.
La tecnología E-skin detecta la presión del contacto, lo que le permite a la máquina adjunta saber cuánta fuerza usar para, por ejemplo, agarrar una taza o tocar a una persona. Pero, cuando se estira la piel electrónica convencional, también detecta esa deformación. Esa lectura crea un ruido adicional que distorsiona la capacidad de los sensores para detectar la presión. Eso podría llevar a que un robot use demasiada fuerza para agarrar algo.
En las demostraciones, la capacidad de estiramiento permitió a los investigadores crear sondas y pinzas inflables que podían cambiar de forma para realizar una variedad de tareas sensibles basadas en el tacto. La sonda inflada envuelta en piel se utilizó en sujetos humanos para capturar su pulso y sus ondas de pulso con precisión. Las pinzas desinfladas pueden sujetar cómodamente un vaso sin dejarlo caer, incluso cuando se deja caer una moneda en su interior. El dispositivo también presionó una cáscara de taco crujiente sin romperla.
La clave de este descubrimiento es un innovador sensor de presión de respuesta híbrida en el que Lu y sus colaboradores han estado trabajando durante años. Mientras que las pieles electrónicas convencionales son capacitivas o resistivas, las pieles electrónicas de respuesta híbrida emplean ambas respuestas a la presión. Perfeccionar estos sensores y combinarlos con materiales aislantes y de electrodos elásticos permitió esta innovación de e-skin.
Lu, que también está afiliada al Departamento de Ingeniería Biomédica, el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Familia Chandra, el Departamento de Ingeniería Mecánica de Walker y el Instituto de Materiales de Texas, y su equipo están trabajando ahora en posibles aplicaciones. Están colaborando con Roberto Martin-Martin, profesor asistente del Departamento de Informática de la Facultad de Ciencias Naturales para construir un brazo robótico equipado con e-skin. Los investigadores y UT han presentado una solicitud de patente provisional para la tecnología e-skin y Lu está abierto a colaborar con empresas de robótica para llevarla al mercado.
Otros autores del artículo son Kyoung-Ho Ha y Sangjun Kim del Departamento de Ingeniería de Walker; Zhengjie Li, Heeyong Huh y Zheliang Wang del Departamento de Ingeniería Aeroespacial e Ingeniería Mecánica; y Hongyang Shi, Charles Block y Sarnab Bhattacharya del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Familia Chandra. Ha es ahora investigador postdoctoral en el Instituto Querrey Simpson de Bioelectrónica de la Universidad Northwestern, y Block es ahora estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.