La metamorfosis de los robots sensibles al tacto podría conducir a mejores órganos sintéticos

Un nuevo robot capaz de cambiar la geometría de su superficie lisa con rapidez y precisión para interactuar con objetos y líquidos, reaccionar al tacto humano y mostrar letras y números, todo al mismo tiempo. ¿Algo sacado de una película de ciencia ficción? Pues ya no.

Investigadores del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes y la Universidad de Colorado en Boulder han creado una pantalla para aplicaciones de alto rendimiento que podría adoptarse en el futuro en fábricas, laboratorios clínicos o incluso en el hogar. Las pantallas con superficies que cambian de forma son una clase de dispositivos robóticos que generan geometrías superficiales en respuesta a una actuación. En general, el cambio de forma puede inducirse por diversos métodos; sin embargo, los enfoques existentes suelen presentar desventajas que limitan las aplicaciones, como la discontinuidad de la superficie, las altas temperaturas de la superficie de actuación, la baja fidelidad de las posibles geometrías de superficie que limita la interacción, la necesidad de grandes dispositivos externos como placas magnéticas, sistemas de seguimiento o bombas, entre otros.

Los investigadores describen la novedad como un “iPad con una superficie que puede transformarse y deformarse”. El planteamiento promete resolver estas limitaciones integrando sensores y actuadores robóticos de alta velocidad con una conformidad mecánica natural.

En un estudio publicado en Nature Communications el 31 de julio, unos ingenieros crearon una pantalla con capacidad para cambiar de forma que cabe en una mesa de juego. El dispositivo está hecho de una cuadrícula de 10 por 10 con “músculos” robóticos blandos que pueden sentir la presión externa y crear patrones. También puede reproducir el sentido del tacto.

La innovación se basa en una clase de robots blandos creados por primera vez por un equipo dirigido por Christoph Keplinger, antiguo profesor adjunto de Ingeniería Mecánica en la CU de Boulder y ahora director del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes. Se llaman actuadores electrostáticos autocorregibles amplificados hidráulicamente (HASEL). El prototipo de pantalla aún no está listo para salir al mercado, pero los investigadores predicen que en el futuro tecnologías similares podrían dar lugar a guantes sensoriales, a una cinta transportadora inteligente para separar manzanas de plátanos, por ejemplo, o utilizarse con juegos virtuales en el sector del entretenimiento.

“Podemos imaginar la organización de estas células sensoras y actuadoras en cualquier forma y combinación. Realmente no hay límite para lo que este tipo de tecnología puede llegar a hacer”, explica Mantas Naris, coautor principal del artículo y estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Mecánica.

Origen de la obra

El proyecto se originó en la búsqueda de otro tipo de tecnología, los órganos sintéticos. Los órganos artificiales pueden ayudar a desarrollar dispositivos médicos o herramientas quirúrgicas robóticas a un coste mucho menor que utilizando tejido animal real, según Mark Rentschler, también coautor del estudio y profesor de ingeniería mecánica e ingeniería biomédica.

Sin embargo, al desarrollar esta tecnología, al equipo se le ocurrió la idea de una pantalla de sobremesa, del tamaño aproximado de un tablero de ajedrez y formada por pequeños cuadrados dispuestos en cuadrícula. Cada uno de los 100 cuadrados es un actuador HASEL, fabricado con bolsas de plástico en forma de pequeños acordeones. Cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos, el fluido se mueve dentro de las bolsas, haciendo que el acordeón se expanda y salte. Los actuadores también tienen sensores magnéticos blandos que pueden detectar cuando los tocas.

Otros grupos de investigación han desarrollado pizarras inteligentes similares, pero más suaves, que ocupan mucho menos espacio y son mucho más rápidas. Cada uno de los “músculos robóticos” puede moverse hasta 3.000 veces por minuto.

Los investigadores se concentran ahora en reducir los actuadores y aumentar la resolución de la pantalla. Además, están trabajando en darle la vuelta a la pantalla para diseñar un guante capaz de pinchar las yemas de los dedos y así “sentir” objetos en entornos de realidad virtual.

“Las pantallas que cambian de forma no son exactamente nuevas, pero este sistema es especial porque es más pequeño, rápido, silencioso y suave. Sus requisitos de procesamiento y consumo de energía son bajos. Además, se trata de una superficie continua, no de puntos discretos, lo que nos permite hacer cosas únicas”, explica Rentschler al sitio web IEEE Spectrum. El investigador espera hacer el sistema aún más compacto en el futuro.