Robots más sensibles, con una «piel» perfecta

Científicos europeos han desarrollado nuevas tecnologías de sensores y una piel artificial que permitirán construir robots mucho más «sensibles». De este modo se obtendrán mejores plataformas robóticas que un día podrían aplicarse en entornos industriales, sanitarios e incluso domésticos.

Estas nuevas capacidades, sumadas a un sistema de producción de robots dotados de sensibilidad táctil, conducirán a la construcción de robots que realicen funciones más precisas en entornos sin restricciones y puedan comunicarse y cooperar mejor entre sí y con humanos.

A través del proyecto financiado con fondos europeos «Skin-based technologies and capabilities for safe, autonomous and interactive robots» (ROBOSKIN) se han desarrollado nuevas tecnologías de sensores y sistemas de gestión que proporcionan a los robots un sentido artificial del tacto, una cualidad aún no perfeccionada en el ámbito de la robótica.

Según los socios responsables de la investigación, procedentes de Italia, Suiza y Reino Unido, era importante crear mecanismos cognitivos basados en una retroalimentación táctil (es decir, el sentido del tacto) y los comportamientos asociados para lograr que las interacciones entre humanos y robots sean seguras y efectivas en las aplicaciones futuras contempladas.

El diseño de la nueva piel artificial se basa en gran medida en la piel real, que cuenta con una red diminuta de nervios que sienten o perciben cambios como de caliente a frío y de suave a áspero y viceversa. Los sensores electrónicos de la piel artificial recogen «datos táctiles» y los procesan con un programa informático cargado previamente y que incluye algunos comportamientos robóticos básicos, los cuales pueden ampliarse con el tiempo.

Según explicó el coordinador del proyecto, el profesor Giorgio Cannata de la Universidad de Génova (Italia): «Nos decantamos por la programación mediada por la demostración y el juego asistido por el robot para que los robots aprendan sobre la marcha a medida que sienten, realizan acciones e interactúan».

«Tuvimos que generar cierto grado de «consciencia» en los robots para ayudarles a reaccionar a la información táctil y al contacto físico con el mundo exterior».

Kaspar, el robot amistoso

Sin embargo, la cognición robótica es extremadamente compleja, por lo que el equipo de ROBOSKIN empezó marcándose objetivos modestos en pruebas de laboratorio consistentes en clasificar tipos o grados de tacto. Crearon un mapa geométrico por medio de un contacto continuo entre el robot de prueba y el entorno para así construir una «representación corporal», es decir, parámetros mediante los cuales el robot puede asimilar datos y transformarlos en comportamientos.

Por otra parte, fuera del laboratorio, se instalaron parches sensores de ROBOSKIN en puntos de contacto comunes (pies, mejillas, brazos) repartidos por el robot KASPAR de la Universidad de Hertfordshire, un robot humanoide diseñado para facilitar la comunicación a niños con autismo.

«Gracias a nuestros sensores, el robot podía sentir o detectar el contacto, y los datos recabados constituyeron una parte importante de la clasificación de contactos que realizamos, para distinguir por ejemplo entre un contacto deseado y otro no deseado», explicó el profesor Cannata.

Los científicos participantes en ROBOSKIN evaluaron varias tecnologías, desde los sensores capacitivos más básicos integrados en tecnologías de detección actuales hasta los transductores de mayor rendimiento instalados en ciertos materiales piezoeléctricos y semiconductores orgánicos flexibles.

«A corto plazo seremos testigos de un uso cada vez más profuso de materiales piezoeléctricos, los cuales son capaces de actuar como sensores puesto que reaccionan a cambios inducidos por el contacto con una fuerza externa», aseguró el profesor Cannata. Pero en su opinión lo que causará un cambio más radical del sector serán los sensores que empleen semiconductores orgánicos, ya que permitirán imprimir los chips sobre distintos materiales orgánicos, como piel falsa o materiales flexibles, y a largo plazo resultarán mucho más económicos de producir a gran escala.

Promoción de los prototipos

El período de financiación del proyecto ROBOSKIN concluyó el pasado verano, pero sus investigadores se encuentran muy activos en la divulgación de sus hallazgos a través de canales científicos, por ejemplo con artículos publicados en IEEE Xplore y Science Direct, y también con solicitudes de interés para compartir sus prototipos con proyectos científicos no comerciales.

Según aclaró el profesor Cannata, los sensores táctiles distan de ser una tecnología nueva, Cannata, pero ROBOSKIN ha logrado desarrollar un sistema de producción para incorporar sensores táctiles a distintos robots. Se trata de métodos excepcionales que resuelven un problema arrastrado desde hace décadas como es el de ampliar la percepción sensorial de los robots.

«Aún nos encontramos en una etapa de demostración precomercial, pero indudablemente la última versión de nuestros sensores táctiles posee un potencial mayor en la industria, dado que las fábricas buscan formas seguras y rentables económicamente de utilizar robots capaces de mantener un contacto más estrecho con sus operarios humanos», explicó el coordinador.

El equipo del proyecto, que ha patentado algunas partes de su trabajo, destaca que ponen sus prototipos a disposición de otras investigaciones científicas. La tecnología de ROBOSKIN ya se ha integrado en iCub, la plataforma de robótica abierta del Instituto Italiano de Tecnología.

«La clave consistió en asegurarnos de que nuestras tecnologías básicas fueran compatibles con distintas plataformas robóticas que podrían evolucionar en este campo, inmerso en un vertiginoso devenir -señaló el profesor Cannata. Y eso es justamente lo que hemos conseguido».

El proyecto ROBOSKIN recibió 3,5 millones de euros (de un presupuesto total de 4,7 millones de euros) para investigación por medio del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea.