Un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han desarrollado un 'dedo robótico' blando con un sofisticado sentido del tacto que puede realizar exámenes rutinarios en el consultorio médico, como tomar el pulso al paciente y comprobar si hay bultos anormales. Este trabajo, publicado en la revista 'Cell Press Cell Reports Physical Science', supone un importante avance que podría facilitar a los médicos la detección temprana de enfermedades como el cáncer de mama, cuando son más tratables. También puede ayudar a los pacientes a sentirse cómodos durante los exámenes físicos que pueden parecer incómodos e invasivos.
"Creemos que, si se sigue desarrollando para mejorar su eficiencia, una mano diestra formada por esos dedos podría actuar como un 'médico robot' en un futuro hospital, como un médico", asegura Hongbo Wang, investigador de tecnologías de detección de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y autor del estudio, qien remarca que "combinando el aprendizaje automático, se puede lograr un examen y diagnóstico robótico automático, especialmente beneficioso para estas áreas subdesarrolladas donde hay una grave escasez de personal sanitario".
"A pesar del notable progreso de la última década, la mayoría de los dedos blandos presentados en la literatura aún tienen brechas sustanciales en comparación con las manos humanas"
En la actualidad ya existen dedos robóticos rígidos, pero los expertos han expresado su preocupación por la posibilidad de que estos dispositivos no estén a la altura de las "delicadas tareas" que se requieren en el consultorio de un médico. En esta línea, algunos han señalado posibles problemas de seguridad, incluido el temor de que los dedos robóticos demasiado entusiastas puedan romper bultos durante los exámenes.
Más recientemente, los científicos han desarrollado robots blandos livianos, seguros y de bajo costo que pueden recrear los movimientos de las manos humanas. Sin embargo, estos dispositivos no han podido detectar las propiedades complejas de los objetos que tocan como lo hacen los dedos reales. "A pesar del notable progreso de la última década, la mayoría de los dedos blandos presentados en la literatura aún tienen brechas sustanciales en comparación con las manos humanas", escriben los autores, señalando que los dedos robóticos no han estado listos para manejar "escenarios del 'mundo real'".
Para probar las habilidades médicas del dedo, lo montaron en un brazo robótico y observaron cómo identificaba tres bultos incrustados en una gran lámina de silicona, presionándolos como lo haría un médico
Para superar este desafío, los investigadores desarrollaron un dispositivo simple que contiene bobinas de fibra conductora con dos partes: una bobina enrollada en cada cámara de aire de los actuadores de flexión del dispositivo (las partes que le permiten moverse) y una fibra de metal líquido retorcida montada en la punta del dedo. Al medir las propiedades que afectan la forma en que fluye la corriente eléctrica del dispositivo, el equipo descubrió que podían monitorear, en tiempo real, cuánto se dobla el dedo al tocar un objeto y la fuerza en la punta del dedo. De esta manera, el dispositivo podría percibir las propiedades de un objeto con la misma eficacia que el tacto humano.
A la hora de probar el nuevo dispositivo, los investigadores comenzaron frotando una pluma contra la punta de su dedo. "La vista ampliada muestra claramente el cambio de resistencia, lo que indica su alta sensibilidad en la detección de fuerza", constataron los autores de la investigación. A continuación, golpearon y empujaron la punta del dedo con una varilla de vidrio y doblaron el dedo repetidamente, observando que los sensores del dispositivo percibían con precisión el tipo y la cantidad de fuerza que aplicaban.
"Dado que tiene la capacidad de detectar tanto su deformación por flexión como la fuerza en la punta del dedo, puede detectar una rigidez similar a la de nuestra mano humana con solo presionar un objeto"
Asimismo, para probar las habilidades médicas del dedo, lo montaron en un brazo robótico y observaron cómo identificaba tres bultos incrustados en una gran lámina de silicona, presionándolos como lo haría un médico. Mientras estaba montado en el brazo robótico, el dedo también localizó correctamente una arteria en la muñeca de un participante y le tomó el pulso. "Los seres humanos pueden reconocer fácilmente la rigidez de diversos objetos con solo presionarlos con el dedo. De manera similar, dado que [el dispositivo] tiene la capacidad de detectar tanto su deformación por flexión como la fuerza en la punta del dedo, puede detectar una rigidez similar a la de nuestra mano humana con solo presionar un objeto", describen los autores.
Además de tomar pulsos y examinar bultos simulados, los investigadores descubrieron que el dedo robótico puede escribir "como una mano humana", deletreando la palabra "hola". Al utilizar sensores adicionales para crear aún más flexibilidad en las articulaciones del dedo robótico, permitiendo que el dispositivo se mueva en múltiples direcciones como un dedo humano, podría estar listo para realizar exámenes médicos efectivos y eficientes en un futuro cercano, concluyen los autores.
"Esperamos desarrollar una mano inteligente y diestra, junto con un brazo robótico impulsado por músculos artificiales sensorizados, para imitar las funciones incomparables y las manipulaciones finas de las manos humanas", concluye Wang.