Las máquinas pueden vencer al mejor jugador de ajedrez del mundo, pero no pueden manejar una pieza de ajedrez tan bien como pueden hacerlo con un niño pequeño. Esta falta de destreza robótica se debe en parte al hecho de que las pinzas artificiales carecen del agudo sentido del tacto de la yema del dedo humano, que se utiliza para guiar nuestras manos al recoger y manipular objetos.

Crédito: Prof. Nathan Lepora

Las máquinas pueden vencer al mejor jugador de ajedrez del mundo, pero no pueden manejar una pieza de ajedrez tan bien como pueden hacerlo con un niño pequeño. Esta falta de destreza robótica se debe en parte al hecho de que las pinzas artificiales carecen del agudo sentido del tacto de la yema del dedo humano, que se utiliza para guiar nuestras manos al recoger y manipular objetos.

Dos artículos publicados en el Journal of the Royal Society Interface proporcionan la primera comparación en profundidad de una punta de un dedo artificial con grabaciones neuronales del tacto humano. La investigación fue dirigida por Nathan Lepora, Profesor de Robótica e IA (Inteligencia Artificial) en el Departamento de Ingeniería Matemática de la Universidad de Bristol y tiene su sede en el Laboratorio de Robótica de Bristol.

“Nuestro trabajo ayuda a descubrir cómo la compleja estructura interna de la piel humana genera nuestro sentido del tacto humano. Este es un desarrollo emocionante en el campo de la robótica blanda: la capacidad de imprimir piel táctil en 3D podría crear robots que sean más diestros o mejoren en gran medida el rendimiento de las manos protésicas al darles un sentido del tacto incorporado», dijo el profesor Lepora. .

El profesor Lepora y sus colegas crearon el sentido del tacto en la yema del dedo artificial utilizando una malla impresa en 3D de papilas en forma de alfileres en la parte inferior de la piel compatible, imitando las papilas dérmicas que se encuentran entre las capas epidérmicas externa e interna de la piel táctil humana. Las papilas se fabrican en impresoras 3D avanzadas que pueden mezclar materiales blandos y duros para crear estructuras complejas como las que se encuentran en la biología.

«Descubrimos que nuestra yema del dedo táctil impresa en 3D puede generar señales nerviosas artificiales que parecen grabaciones de neuronas táctiles reales. Los nervios táctiles humanos transportan señales de varias terminaciones nerviosas llamadas mecanorreceptores, que pueden señalar la presión y la forma de un contacto. El trabajo clásico de 1981 de Phillips y Johnson primero dibujó registros eléctricos de estos nervios para estudiar la «resolución espacial táctil», utilizando un conjunto de formas corrugadas estándar utilizadas por psicólogos. En nuestro trabajo, probamos nuestra yema del dedo artificial impresa en 3D cuando ‘sentía’ las mismas formas rugosas y descubrimos una concordancia sorprendentemente buena con los datos neuronales», dijo el profesor Lepora.

“Para mí, el momento más emocionante fue cuando miramos nuestras grabaciones de nervios artificiales de la yema del dedo impresa en 3D y ¡parecían las grabaciones reales de hace más de 40 años! Estos registros son muy complejos con colinas y valles sobre bordes y crestas, y vimos el mismo patrón en nuestros datos táctiles artificiales», dijo el profesor Lepora.

Si bien la investigación encontró una coincidencia notablemente cercana entre la yema del dedo artificial y las señales nerviosas humanas, no fue tan sensible a los detalles finos. El profesor Lepora sospecha que esto se debe a que la piel impresa en 3D es más gruesa que la piel real, y su equipo ahora está investigando cómo imprimir en 3D estructuras de piel humana a escala microscópica.

«Nuestro objetivo es hacer que la piel artificial sea tan buena, o incluso mejor, que la piel real», dijo el profesor Lepora.

Documentos:

‘Aferentes artificiales SA-I, RA-I y RA-II/vibrotáctiles para la percepción táctil de texturas’ por Pestell, N. & Lepora, N. en Revista de la interfaz de la Royal Society. DOI: 10.1098/rsif.2021.0603

«Aferentes SA-I y RA-I artificiales para la detección táctil de crestas y redes», por Pestell, N., Griffith, T. y Lepora, N. en Revista de la interfaz de la Royal Society. DOI: 10.1098/rsif.2021.0822


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