Lasmanos robóticas suaves con sensores avanzados podrían ayudar en el futuro a diagnosticar y cuidar a los pacientes.
Sin embargo,un obstáculo para la codificación de manos robóticas suaves con capacidades de detección y destreza similares a las humanas ha sido la capacidad de estiramiento de los sensores de presión. Aunque los sensores de presión, necesarios para que una mano robótica agarre y levante un objeto, o incluso para tomar el pulso de una muñeca, se han podido doblar o estirar, su rendimiento se ha visto significativamente afectado por dicho movimiento.
Por ello, ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker (PME) de la Universidad de Chicago han encontrado una manera de abordar este problema y han diseñado un nuevo sensor de presión que se puede estirar hasta un 50 por ciento mientras mantiene casi el mismo rendimiento de detección.
También es lo suficientemente sensible como para sentir la presión de un pequeño trozo de papel y puede responder a las presiones casi instantáneamente.
Es lo suficientemente sensible como para sentir la presión de un pequeño trozo de papel y puede responder a las presiones casi instantáneamente
Los investigadores conectaron el sensor a una mano robótica suave, que luego pudo usarlo para tomar las formas de onda del pulso, el patrón de presión dinámica dentro de cada latido del pulso, de una muñeca humana. “Este es el primer sensor de presión que puede estirarse y aún mantener su alta sensibilidad y rápida tasa de respuesta. Podría ser una tecnología importante, tanto en la comunidad investigadora como en la industria de la salud", han señalado los investigadores.
DISEÑO ESPECIAL DE DOBLE CAPA
Crear sensores de presión que puedan funcionar en robótica blanda ha sido difícil, ya que la piel estirada de la robótica blanda podría introducir tensión lateral en el sensor de presión. Esto introduce otra señal mecánica en el sistema, lo que dificulta desacoplar la presión y la deformación en medidas separadas.
Los investigadores dirigieron el desarrollo de un sensor que funciona a través de un nuevo diseño eléctrico de doble capa. Las capas exteriores están compuestas de elastómero y pasta de nanopartículas conductoras elásticas. En el interior se encuentran diminutas micro pirámides. Cuando se ejerce presión sobre el sensor, las micropirámides se comprimen ligeramente y se conectan con un electrodo, que envía una señal sobre el nivel de presión.
El material elastómero hace que el sensor sea inherentemente elástico, pero los investigadores aumentaron la rigidez en la parte inferior de cada micropirámide, por lo que incluso cuando el sensor se estira y deforma, las micropirámides permanecen intactas.
De hecho, incluso cuando el material se estira hasta en un 50 por ciento, el nivel de estiramiento generalmente necesario en un cuerpo humano, el sensor conserva su alto nivel de sensibilidad. El sensor también demostró ser robusto, sin perder ninguna de sus capacidades de detección después de ser estirado 500 veces.
Los investigadores probaron su sensor en una mano robótica suave, que pudo usar el sensor de presión para agarrar una muñeca humana y registrar una forma de onda de pulso. Un robot de este tipo también podría utilizar el sensor de presión para proporcionar fisioterapia a los pacientes aplicando una presión de masaje controlada en las partes del cuerpo. El sensor también podría actuar como una piel electrónica en una prótesis.