Robots que sienten dolor: crean una piel artificial capaz de responder rápido ante cortes, pinchos o quemaduras

Tienen cabeza, dos brazos, dos piernas con los que pueden realizar muchas tareas diferentes: desde tocar el piano, pasando por doblar la ropa, incluso cocinar. A pesar de su parecido con los humanos, a estos robots aún les queda mucho camino por delante, por ejemplo, para detectar el peligro y protegerse.

Si se pretende que sean igual de capaces de realizar multitareas como las personas de carne y hueso, también deben sentir el dolor y peligro como los humanos. Este reflejo defensivo es lo que están intentando replicar un equipo de investigadores de China con esta nueva piel sintética.

Adiós a los implantes: la revolucionaria piel electrónica para controlar robots y prótesis con la mente

A lo largo de los últimos años se han desarrollado diferentes modelos de pieles simulando la dermis humana, en algunos casos con resultados escalofriantes. Por un lado, se pretende dar una apariencia más humana a la máquina, a la vez que sirve para que su contacto sea más suave y agradable si tiene que interactuar con personas, por ejemplo cuidando personas mayores.

Pero, además, es importante dotar de tacto a los robots, que sean capaces de sentir y distinguir los objetos que están sosteniendo. Esto les ayuda a percibir su textura, reconocerlos y saber con qué presión los están agarrando. Cualidades que también se pueden aplicar en prótesis robóticas.

La piel detecta el calor y reacciona antes de quemarse Med Ahabchane en Pixabay Omicrono

Igual que el tacto aporta información sobre el objeto que se está tocando, la piel ofrece alertas sobre peligros: posibles quemaduras o cortes. La piel artificial desarrollada por este equipo aporta al humanoide este sistema de defensa.

Recreando el sistema nervioso

Al tocar la espina de una rosa, la reacción de cualquiera es dar un respingo y retirar la mano ante el pinchazo, a menos que no se tenga tacto como les ocurre a los robots.

Investigadores de la Universidad de Hong Kong han construido una piel electrónica robótica neuromórfica que permite a los robots humanoides sentir el tacto y detectar lesiones; en definitiva, responder al contacto dañino con movimientos rápidos de forma similar a cómo lo haría el sistema nervioso humano.

Diseño de una piel artificial para robots Xinge Yu, Universidad de la Ciudad de Hong Kong Omicrono

Los nervios sensoriales de la piel envían señales directamente a la médula espinal, la que provoca que se retire rápidamente esa parte del cuerpo del peligro, antes incluso de que el cerebro procese el dolor. Es la respuesta natural para evitar lesiones graves.

Por el contrario, los robots actuales siguen dependiendo de la unidad de procesamiento central que analiza cada estímulo y comando. Una piel electrónica podría protegerles, además de darles sensibilidad.

Esta piel robótica es capaz de sentir, como la de un humano

A medida que estas máquinas abandonan entornos controlados y deben interactuar de forma autónoma con el mundo exterior, se enfrentan a peligros similares a los de las personas. En este último año, incluso se les ha visto operar en fábricas.

Una piel a marches

La piel electrónica neuromórfica o RNE imita el modo en que la piel biológica procesa la información sensorial. Utiliza una arquitectura jerárquica inspirada en las neuronas que convierte las entradas táctiles en pulsos eléctricos similares a las señales que transmiten los nervios humanos.

Robot con parches de piel artificial mostrando que siente el dolor y donde lo siente Xinge Yu, Universidad de la Ciudad de Hong Kong Omicrono

Esta piel artificial está formada por cuatro capas. La capa más externa actúa como una superficie protectora similar a la epidermis humana. Debajo de esa superficie se encuentran los sensores y circuitos que se comportan como nervios sensoriales.

Estos sensores monitorean permanentemente la presión, la fuerza y la integridad estructural. Cada 75-150 segundos, la piel envía un pequeño pulso eléctrico a la CPU del robot, incluso cuando no se está tocando nada. Si la piel se corta o sufre algún daño, los pulsos se detienen, permitiendo al robot detectar la lesión e identificar su ubicación.

Parche de piel artificial y gráfico de la sensibilidad del mismo cuando lo presionan Universidad de la Ciudad de Hong Kong Omicrono

Al producirse contacto con otra superficie, la piel genera picos eléctricos que codifican la información sobre la presión que se está ejerciendo. Sin embargo, cuando la presión se vuelve peligrosa, provocando dolor o un posible daño, el sistema reacciona de forma diferente.

En vez de enviar la señal al cerebro del robot, se genera una señal de alto voltaje que llega directamente a los motores del robot, provocando un reflejo inmediato que hace a la máquina retirar el brazo.

Astribot S1 cocinando. Astribot Omicrono

Los responsables del proyecto aseuran que este diseño mejora significativamente el tacto robótico, la seguridad y la interacción intuitiva entre humanos y robots para crear máquinas útiles en entornos y tareas que requieren de cierta empatia. 

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El diseño de la piel se ha planteado de forma que su mantenimiento sea sencillo, no como el órgano más grande del cuerpo, sino en pequeñas secciones. Se han creado parches magnéticos que se pueden desmontar y reemplazar por separado rápidamente.

Además los robots pueden localizar en que sección se encuentra el impacto o dolor. El equipo de investigación ahora está trabajando para mejorar la sensibilidad del sistema de forma que pueda procesar con mayor precisión múltiples puntos de contacto simultáneos.