Esta piel electrónica artificial puede sentir dolor en tiempo real

Las pieles electrónicas que pueden aprender al sentir «dolor» podrían ayudar a crear una nueva generación de robots inteligentes con sensibilidad humana.

Los escoceses siempre han sido conocidos como grandes inventores. Sé este hecho porque mi madre escocesa nunca me dejará olvidar: la máquina de vapor de James Watt, las bicicletas, el primer teléfono práctico de Alexander Graham Bell y la televisión de John Logie Baird. Más recientemente, también han sido pioneros en el camino hacia el desarrollo sostenible al restaurar las tierras baldías de Inglaterra a través de Rewilding. Ahora, científicos de la Universidad de Glasgow han creado una piel electrónica artificial para sentir el dolor.

El avance podría ayudar a la ciencia a hacer que las prótesis sean más realistas. Podría ser parte de una nueva generación de robots inteligentes con sensibilidades similares a las humanas.

«A través de este proceso, pudimos crear una máscara electrónica capaz de aprendizaje distribuido a nivel de hardware», dijo el profesor principal Ravinder Dahiya, «que no requiere enviar información de un lado a otro a un procesador central antes de actuar. En cambio, acelera en gran medida el proceso de respuesta al tacto al reducir la cantidad de cómputo requerido.

«Creemos que este es un verdadero paso adelante en nuestro trabajo hacia la creación de máscaras electrónicas impresas neuromórficamente a gran escala que respondan adecuadamente a los estímulos».

La piel artificial se basa en transistores sinápticos, que imitan las vías neuronales del cerebro para aprender. Las manos robóticas que usan piel inteligente muestran una notable capacidad para aprender a responder a estímulos externos.

En un nuevo artículo publicado en la revista robot cientificolos investigadores describen cómo construyeron su prototipo de piel electrónica computacional (e-skin) y cómo podría mejorar el estado actual de la robótica sensible al tacto.

Durante décadas, los científicos han estado trabajando para crear una piel artificial con sensibilidad al tacto. Un enfoque ampliamente explorado es distribuir una serie de sensores de contacto o presión en la superficie de la piel electrónica para permitirle detectar cuando entra en contacto con un objeto.

Luego, los datos de los sensores se envían a una computadora para su procesamiento e interpretación. Los sensores a menudo generan grandes cantidades de datos que pueden demorar en procesarse y responder adecuadamente, lo que genera demoras que reducen la efectividad potencial de las máscaras para tareas del mundo real.

La nueva piel electrónica del equipo de Glasgow se inspira en cómo el sistema nervioso periférico humano interpreta las señales de la piel para eliminar la latencia y el consumo de energía.

Una vez que la piel humana recibe la entrada, el sistema nervioso periférico comienza a procesarla en el punto de contacto, reduciéndola a solo la información importante antes de enviarla al cerebro. La reducción de los datos sensoriales permite el uso eficiente de los canales de comunicación necesarios para enviar los datos al cerebro, que luego responde casi de inmediato, lo que permite que el cuerpo responda adecuadamente.

Para construir una piel electrónica de tipo sináptico computacionalmente eficiente, los investigadores imprimieron una cuadrícula de 168 transistores sinápticos hechos de nanocables de óxido de zinc directamente sobre la superficie de una superficie de plástico flexible. Luego conectaron transistores sinápticos con sensores de piel que residen en la palma del robot humanoide totalmente articulado.

Cuando se toca el sensor, registra un cambio en su resistencia; los cambios pequeños corresponden a toques ligeros, mientras que los toques más fuertes producen cambios más grandes en la resistencia. La entrada está diseñada para imitar cómo funcionan las neuronas sensoriales en el cuerpo humano.

En las primeras máscaras electrónicas, los datos de entrada se enviaban a una computadora para su procesamiento. En cambio, los circuitos integrados en la piel actúan como sinapsis artificiales, reduciendo la entrada a simples picos de voltaje cuya frecuencia cambia según el nivel de presión aplicado a la piel, acelerando el proceso de respuesta.

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