Tecnología

Ingenieros de Columbia desarrollan un dedo robótico con sentido del tacto

por LaVerdad

MÉXICO.- La innovación tecnológica ha creado un dedo robótico capaz de sentir con precisión de 1 mm, casi como lo hace un dedo humano.

Investigadores de Columbia Engineering anunciaron hoy que han desarrollado un nuevo dedo robótico con sentido del tacto, este dedo puede detectar el tacto con una precisión muy alta (<1 mm) sobre una superficie grande y de múltiples curvas, al igual que su contraparte humana.

“Durante mucho tiempo ha habido una brecha entre los sensores táctiles independientes y los dedos táctiles totalmente integrados: la detección táctil aún está lejos de ser omnipresente en la manipulación robótica”, explica Matei Ciocarlie, profesor asociado en los departamentos de ingeniería mecánica e informática, que dirigió este trabajo en colaboración con el profesor de ingeniería eléctrica Ioannis John Kymissis. “En este artículo, hemos mostrado un dedo robótico de múltiples curvas con localización táctil precisa y detección de fuerza normal sobre superficies complejas en 3D”.

Los métodos actuales para construir sensores táctiles han demostrado ser difíciles de integrar en los dedos del robot debido a múltiples desafíos, incluida la dificultad para cubrir superficies de múltiples curvas, un alto recuento de cables o dificultad para encajar en las yemas de los dedos pequeños, evitando así el uso en manos diestras.

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Dedos capaces de medir la presión y fuerza

El equipo de Columbia Engineering adoptó un nuevo enfoque: el uso novedoso de señales superpuestas de emisores y receptores de luz incrustados en una capa de guía de ondas transparente que cubre las áreas funcionales del dedo.

Al medir el transporte de luz entre cada emisor y receptor, demostraron que pueden obtener un conjunto de datos de señal muy rica que cambia en respuesta a la deformación del dedo debido al tacto, luego demostraron que los métodos de aprendizaje profundo basados únicamente en datos pueden extraer información útil de los datos, incluida la ubicación del contacto y la fuerza normal aplicada sin la necesidad de modelos analíticos, el resultado final es un dedo robotizado completamente integrado y sensorizado, con un recuento bajo de cables, construido utilizando métodos de fabricación accesibles y diseñado para una fácil integración en manos diestras.

El estudio, publicado en línea en IEEE / ASME Transactions on Mechatronics, demuestra los dos aspectos de la tecnología subyacente que se combinan para permitir los nuevos resultados. En primer lugar, en este proyecto, los investigadores usan la luz para sentir el tacto. Debajo de la “piel” del dedo, el cual tiene una capa hecha de silicona transparente, en la que brillan la luz de más de 30 LED, ya que el dedo también tiene más de 30 fotodiodos que miden cómo rebota la luz.

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Cada vez que el dedo toca algo, su piel se deforma, por lo que la luz se desplaza en la capa transparente debajo. Al medir la cantidad de luz que pasa de cada LED a cada diodo, los investigadores obtienen cerca de mil señales que contienen información sobre el contacto que se hizo.

Dado que la luz también puede rebotar en un espacio curvo, estas señales pueden cubrir una forma tridimensional compleja, como la punta de un dedo. “El dedo humano proporciona información de contacto increíblemente rica: ¡más de 400 pequeños sensores táctiles en cada centímetro cuadrado de piel!”, dice Ciocarlie.

Capacidad de ‘sentir’

“Ese fue el modelo que nos empujó a tratar de obtener la mayor cantidad de datos posible de nuestro dedo. Era fundamental asegurarse de que todos los contactos en todos los lados del dedo estuvieran cubiertos, esencialmente construimos un dedo robot táctil sin puntos ciegos”.

En segundo lugar, el equipo diseñó estos datos para ser procesados por algoritmos de aprendizaje automático. Debido a que hay tantas señales, todas ellas parcialmente superpuestas entre sí, los datos son demasiado complejos para ser interpretados por humanos. Afortunadamente, las técnicas actuales de aprendizaje automático pueden aprender a extraer la información que les interesa a los investigadores: dónde se toca el dedo, qué es lo que toca, cuánta fuerza se aplica, etc.

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Además, el equipo construyó el dedo para que éste y otros puedan ponerse en manos robóticas; integrar el sistema en una mano es fácil gracias a esta nueva tecnología, el dedo recolecta casi mil señales, pero solo necesita un cable de 14 hilos que lo conecte a la mano, y no necesita componentes electrónicos externos complejos.

 

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