E-skin: Crean una piel electrónica sensible para inteligencia artificial

Dos grupos de investigadores de Japón y Corea del Sur han desarrollado algunos prototipos de piel electrónica de altísima sensibilidad, que superan los límites de la piel humana. Las puntas de nuestros dedos son muy sensibles al calor, a la presión y al contacto con estructuras muy delgadas o diminutas. Estos científicos han logrado desarrollar una piel electrónica que daría, a los robots, una sensibilidad dactilar muy parecida a la que tenemos los seres humanos. Se espera que puedan darse otros usos a e-skin, la piel artificial, como sustituir la piel humana deteriorada que ha perdido sensibilidad.

Investigaciones y adelantos en piel electrónica

El coreano Sunghoon Lee y sus colegas de la Universidad de Tokio construyeron una sonda de tan solo 200 micras de espesor que podía medir incluso presiones de muy escaso valor. Para ello utilizaron una red de filigranas de fibras de poliuretano, de entre 200 y 400 nanómetros de grosor y depositaron encima otra rejilla de tiras de oro, de aproximadamente las mismas dimensiones. Repitieron la superposición de capas varias veces hasta conseguir una película táctil.

La película creada respondía a pequeñas presiones de unos pocos kilopascales, y se podía modificar la capacidad eléctrica sensiblemente, y hacer las mediciones correspondientes. En otras experiencias realizadas por los científicos, se fijó la película táctil a la yema de los dedos. Después procedieron a tomar objetos y a medir con exactitud las variaciones de presión en diferentes puntos de la zona de contacto.

Piel artificial para inteligencia artificial

Otro grupo de trabajo liderado por Insang You de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang, hizo algunas variaciones a estos experimentos. Al comprobar la alta sensibilidad al calor y a las deformaciones mecánicas, los investigadores ordenaron electrodos de plata en películas de plástico flexible.

Entre estas películas, colocaron una capa delgada de cinco micrómetros de un electrolito sólido. En este plástico en particular, una sulfonamida de trifluorometil, los iones individuales pueden moverse relativamente libremente. Gracias a esta movilidad, las propiedades físicas como el calor, el estiramiento o la congestión cambian.

Así sucede también con la resistencia eléctrica y la capacidad y, como resultado, la temperatura y la deformación mecánica pueden medirse independientemente, con la misma película del sensor con alta precisión. Los dos prototipos soportaron cientos de ciclos de deformación, o cargas de presión, sin evidenciar ningún problema. Para las aplicaciones técnicas, sin embargo, habría que mejorar un poco la estabilidad, agregaron los técnicos.

Las películas de sensores se pueden utilizar para medir, por ejemplo, la temperatura corporal de los pacientes durante largos períodos de tiempo. Pero especialmente, las pieles electrónicas serían de gran utilidad en maquinarias robóticas, ya que lograrían percibir con la misma o mejor capacidad táctil, que los seres humanos.

Piel electrónica sensible

Los avances alcanzados allanan el camino para el desarrollo de un nuevo tipo de piel artificial, para uso en robots en la actualidad, y en humanos, en un futuro no muy lejano. La idea es hacer que el material tenga una funcionalidad similar a la de la piel humana, lo que implica incorporar la capacidad de tocar y sentir objetos.

El nuevo material creado ha sido apodado E-skin, por sus creadores, y es el primero hecho de semiconductores inorgánicos cristalinos. La piel artificial sensible al tacto ayudará a superar un gran desafío en robótica, controlar la cantidad de fuerza necesaria para sostener y manipular una amplia gama de objetos.

Los seres humanos saben cómo deben sostener un huevo sin romperlo, pero si se pretende que un robot realice la misma acción, no se consiguen tan buenos resultados. La nueva piel electrónica les permitirá a los robots lavar los platos con total precisión y destreza, sin romper ninguno en el proceso. Pero las nuevas investigaciones persiguen un objetivo aún más ambicioso, que es el de poder reemplazar con piel electrónica a la piel humana deteriorada.

Asimismo, se trabaja en la posibilidad de restaurar el sentido del tacto en pacientes que utilizan extremidades protésicas. Probablemente, en el futuro, deban combinarse sensores electrónicos en el sistema nervioso, para obtener respuesta humana a un estímulo artificial.

Piel electrónica inorgánica

El problema reside en que los materiales orgánicos son semiconductores defectuosos, lo que significa que los dispositivos electrónicos fabricados con ellos, a menudo necesitarán altos voltajes para que sus circuitos funcionen.

Los materiales inorgánicos, como el silicio cristalino, tienen excelentes propiedades eléctricas, pueden funcionar a baja potencia y son químicamente estables. Sin embargo, varios de los investigadores involucrados en los experimentos resaltan que estos materiales han demostrado históricamente que son irreflexibles y muy fáciles de romper.

Las conclusiones de las investigaciones realizadas indicaron que la piel electrónica fue capaz de detectar presiones de 0 a 15 kilopascales, un rango comparable a la fuerza utilizada para las actividades diarias, como escribir en un teclado de computador, o sostener cualquier objeto entre los dedos.

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