(Foco Nanowerk) La mayoría de los robots actuales están efectivamente adormecidos. No pueden sentir lo que tocan, lo que les hace peligroso manipular objetos delicados o trabajar en estrecha colaboración con humanos. Para añadir sensibilidad táctil es necesario cubrir los robots con complejas pieles electrónicas que utilizan miles de sensores, lo que genera dos problemas importantes. Estos sistemas luchan por igualar la sofisticada sensación táctil de la piel humana y generan desechos electrónicos masivos cuando fallan o se vuelven obsoletos. Los sensores táctiles de un solo robotic industrial pueden contener cientos de componentes no reciclables que terminan en los vertederos.
La piel humana resuelve ambos problemas con elegancia. Detecta múltiples tipos de contacto utilizando receptores especializados, mientras se regenera constantemente a partir de componentes biológicos básicos. Esta combinación de detección sofisticada y reciclaje pure ha resultado imposible de replicar en sistemas artificiales, hasta ahora.
Científicos de la Universidad de Xiamen han creado un materials de piel synthetic que se disuelve y se reforma a sí mismo manteniendo la capacidad de sentir el tacto con una precisión casi humana. El materials combina dos ingredientes comunes: alcohol polivinílico, un polímero soluble en agua y nanofibras de celulosa derivados de plantas. Cuando se procesa a diferentes temperaturas, esta mezcla forma capas que detectan tanto la ubicación como la presión del tacto, sin dejar de ser completamente reciclable.
Los hallazgos han sido publicados en Materiales funcionales avanzados («Piel robótica modificable mediante modulación de la expresión genética materials»).
El materials funciona a través de un mecanismo eléctrico inteligente que requiere muchos menos componentes que los sistemas actuales. La capa de detección de ubicación conduce pequeñas corrientes eléctricas a través de su superficie. Cuando se toca, crea cambios localizados en estas corrientes que detectan cuatro sensores en las esquinas, comparable a la pantalla de un teléfono inteligente pero usando una fracción de los componentes electrónicos. La capa sensora de presión contiene estructuras microscópicas que se comprimen bajo fuerza, cambiando sus propiedades eléctricas proporcionalmente a la fuerza con la que se presionan.
Este diseño easy ofrece un rendimiento extraordinario. El sistema señala la ubicación del tacto con una precisión del 97% y detecta una amplia gama de presiones, desde golpes suaves hasta presiones firmes. Lo hace utilizando sólo cinco conexiones eléctricas, en comparación con los cientos o miles de las pieles artificiales convencionales. Lo más importante es que, cuando se daña o requiere modificación, todo el materials se disuelve en agua tibia en tres minutos. El líquido resultante se puede reformar en nuevas capas sensibles con propiedades idénticas o diferentes, creando un circuito de reciclaje cerrado.
Los investigadores demostraron las capacidades del materials construyendo una interfaz táctil que reconoce letras escritas a mano y controla un brazo robótico. El sistema distingue entre diferentes tipos de toques (palmadas, caricias, golpecitos) con un 97% de precisión y al mismo tiempo detecta su ubicación y presión. Esto permite interacciones naturales entre humanos y robots que los sistemas actuales luchan por lograr.
Para comprender la importancia de este avance, consideremos las pieles artificiales actuales. Por lo common, colocan en capas varios tipos de sensores, cada uno de ellos especializado en detectar aspectos táctiles específicos. Estos sensores no se pueden reutilizar ni reciclar, por lo que requieren un reemplazo completo cuando falla algún componente. El nuevo materials logra un mejor rendimiento de detección al tiempo que elimina los residuos gracias a su capacidad de reciclarse continuamente.
El materials procesa la información táctil de forma comparable a la piel humana. Al igual que nuestros diversos receptores táctiles que se desarrollan a partir de las mismas células básicas, el materials crea diferentes capacidades de detección al procesar los mismos ingredientes en diferentes condiciones. Este enfoque biomimético ofrece una detección sofisticada manteniendo al mismo tiempo una reciclabilidad completa.
La tecnología enfrenta algunos desafíos pendientes. El materials necesita una mayor durabilidad para un uso a largo plazo y se deben desarrollar sistemas automatizados de reciclaje y reformado. Sin embargo, estos parecen ser problemas de ingeniería solucionables más que limitaciones fundamentales.
Este desarrollo abre nuevas posibilidades para la robótica sostenible. En lugar de crear redes cada vez más complejas de sensores no reciclables, los robots podrían utilizar materiales más simples que igualen la sofisticación biológica y al mismo tiempo eliminen los desechos. A medida que los robots se vuelven más frecuentes en la vida diaria, estos enfoques sostenibles para sus componentes se vuelven cruciales.
El avance sugiere un futuro en el que las piezas de los robots podrían reciclarse tan fácilmente como se regenera el tejido biológico: descomponerse y reformarse en lugar de desecharse. Esto podría transformar la forma en que diseñamos y mantenemos los sistemas robóticos, haciendo que la detección táctil sofisticada sea más accesible y ambientalmente sostenible.
Por
Miguel
Berger
– Michael es autor de tres libros de la Royal Society of Chemistry:
Nanosociedad: superando los límites de la tecnología,
Nanotecnología: el futuro es minúsculoy
Nanoingeniería: las habilidades y herramientas que hacen que la tecnología sea invisible
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