Para los expertos un robot se califica como inteligente cuando percibir y responder a su entorno le permite desempeñar operaciones complicadas como sujetar objetos o realizar cortes de precisión: en busca de que los androides realicen tareas más humanas los científicos buscan ahora mediante diferentes tecnologías proporcionarles mayor sensibilidad.
Y es que a veces los grandes retos de la robótica son las cosas más pequeñas: que un robot suba un tramo de escaleras o que maneje objetos, que pueda levantar pesadas cargas o manejar un huevo sin que se rompa.
El reto es por ello dotar a los androides de herramientas para discernir las diferencias entre las superficies de los objetos, su fragilidad o flexibilidad, e identificar cuándo se está resbalando, por ejemplo. Bajo esta premisa destacan los siguientes avances tecnológicos.
Piel sintética
Un diseño que desarrollan la Universidad de Washington y la UCLA en Estados Unidos, que se divulgó en Sensors and Actuators A: Physical, impulsa una tecnología de piel sintética que se puede utilizar para recubrir cualquier extremidad de un robot, aunque también es aplicable a prótesis humanas.
Inspirada en su homóloga biológica esta piel sintética puede medir la tensión y compresión aplicadas a un objeto, así como los cambios en su textura. Verónica Santos, coautora del estudio y profesora adjunta del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UCLA, indica que “tradicionalmente los diseños de sensores táctiles se han centrado exclusivamente en una modalidad concreta: fuerzas normales, fuerzas de corte o vibración; pero este último prototipo incorpora las tres modalidades, lo que abre muchas posibilidades en las técnicas con base en el aprendizaje de máquinas a efectos de mejorar las prestaciones robóticas”.
Áreas como la desactivación de explosivos o la cirugía podrían avanzar sensiblemente gracias a esta tecnología.
Elaborada en las instalaciones de nanotecnología de la Universidad de Washington la mecánica de esta piel artificial se inspira en los dedos humanos y la forma en que al oprimir la yema de un dedo se ejerce una presión sobre el lecho ungueal (la parte de la falange sobre la que reposa la uña). Su principal material es una silicona similar a la utilizada en las gafas de buceo, aunque con una peculiaridad: incluye microcanales con un diseño en espiral con la mitad de grosor que un pelo humano. A través de ellos circula un metal líquido conductivo que no se resquebraja cuando el material sufre algún tipo de torsión. Cuando la “piel” entra en contacto con una superficie los canales se oprimen y con ello se reduce también su conductividad de forma proporcional. Esas variaciones se interpretan luego como vibraciones o fuerzas de corte.
El equipo investigador demostró que esta nueva piel sintética es capaz de facilitar tareas como abrir una puerta, tocar un instrumento musical, manejar un teléfono, dar la mano o levantar paquetes entre otras cosas.
De hecho, es capaz de detectar minúsculas vibraciones a frecuencias de 800 veces por segundo, lo cual supera incluso a la piel humana.
Si a estas cualidades añadimos la capacidad de la inteligencia artificial para aprender del feedback táctil (devolución de una señal modificada a su emisor), no es ilógico pensar en un futuro con robots cirujanos capaces de realizar un procedimiento quirúrgico de una precisión prácticamente imposible para el ser humano.
Otra investigación similar es la de Xiaodong Chen y sus colegas en la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur. Este equipo desarrolló flexibles sensores de tacto que simulan la piel humana y almacenan información táctil. Los sensores trabajan como nuestra memoria háptica, que es capaz de percibir a través de los receptores sensoriales distribuidos por todo el cuerpo las impresiones táctiles. Estas son almacenadas en el cerebro después de que hayan cesado de interactuar con el organismo.
Los sensores se componen de una capa sensible a la presión que detecta cambios en la resistencia eléctrica cuando se le aplica una fuerza. Por debajo de aquella se extiende una fina película que registra estos cambios para formar una impresión digital de las distintas presiones recibidas. Dicha información puede conservarse durante una semana; a su vez los datos pueden borrarse aplicando tensión.
Chen asegura que este avance ayudará a que los robots reconozcan mejor su entorno, controlen milimétricamente su fuerza de agarre y actúen de forma delicada con los objetos más sensibles y blandos.
Guante con tacto
Ingenieros de la Universidad de Stanford desarrollaron un guante electrónico con sensores táctiles similares a la piel, que otorga a los robots una sensación de tacto: los sensores en la punta de los dedos del guante miden la intensidad y la dirección de la presión, dos cualidades para lograr la destreza manual.
La ingeniera química Zhenan Bao, colaboradora del proyecto, indicó que una mano robótica dotada de este guante sensorial podría realizar una tarea repetitiva, como levantar los huevos de una cinta transportadora y colocarlos en cajas de cartón, así como tener aplicaciones en una cirugía asistida por robot, donde el control táctil preciso es esencial.
Bigotes de foca
Otra idea para avanzar en la sensibilidad robótica proviene del reino animal: la inspiran los sensores naturales de los bigotes de las focas cuyo vello les permite detectar cambios muy sutiles en el movimiento del agua con los que localizan la presencia de peces.
Jonathan Reeder, de la Escuela de Ingeniería y Ciencia Informática Erik Jonson, en colaboración con Walter Voit, de la Universidad de Texas, desarrollaron bajo esta premisa unos bigotes electrónicos que superan en sensibilidad a la piel humana.
El prototipo se fundamenta en una red de filamentos recortados con láser. El material es un polímero con memoria recubierto de una capa de oro de gran conductividad y las terminaciones de cada filamento —con el grosor de un cabello humano— cuentan con microsensores de tensión. Así la memoria del polímero convierte el material en flexible en presencia del calor, por lo que los filamentos se erizan al exponerse al aire caliente. Cuando se aplica la menor presión sobre ellos detectan el estímulo en menos de 250 microsegundos.
Esta innovación tecnológica es capaz de medir parámetros como la fricción, la presión, la rigidez, la proximidad o la temperatura con una elevada precisión. El funcionamiento de estos bigotes electrónicos es sensible al roce y puede mapear texturas al deslizarse sobre una superficie distinguiendo si es lisa o rugosa. Por otro lado, la rigidez del material se determina al presionar los filamentos contra él, detectando la resistencia que ofrece. Por último, también son sensibles a los cambios de temperatura en áreas muy reducidas.
El objetivo final de todos estos inventos es que los robots puedan interactuar con el entorno de manera mucho más precisa y sin causar desperfectos en los objetos que manipulan ni lesiones a los seres humanos.
Robots sensitivos
En 1995 nació Cobot, un concepto que representa la esencia del robot colaborativo. La intención era dar forma a robots tan eficientes y seguros que pudieran compartir espacio de trabajo con las personas. La evolución de materiales, tecnología y el auge de la inteligencia artificial permitieron una evolución en estos robots, a los que durante los últimos años se ha dado sensibilidad. Así nacieron los robots sensitivos, que adoptan todo lo que representan los colaborativos pero con la sensibilidad como factor fundamental. Una de las ventajas de implementar robots sensitivos en un área de trabajo es que no tienen que estar separados de las personas ya que ofrecen una integración absoluta con su presencia. No hay que usar barreras de protección porque estas máquinas tienen en cuenta que pueden ocurrir situaciones de contacto. Para ello cuentan con sistemas que les permiten controlar la fuerza dependiendo de la situación, por lo que si el robot ve que ha encontrado un obstáculo de manera inmediata reducirá la fuerza de la que hace uso. Asimismo sus avanzados sensores evitan cualquier tipo de colisión e incluso se pueden desconectar antes de producirse un impacto para que no se produzcan incidentes que haya que lamentar.
Fuente: Infaimon