Sujeto delicado: «sensación» en la yema del dedo impresa en 3D

Las máquinas pueden vencer al mejor jugador de ajedrez del mundo, pero no pueden manejar una pieza de ajedrez como lo hace un bebé. Esta falta de versatilidad del robot se debe en parte a la falta del sentido preciso del tacto de la pinza artificial para las yemas de los dedos humanos, que se utilizan para guiar nuestras manos al recoger y manipular objetos.

Dos artículos publicados en la revista The Royal Society Interface proporcionan la primera comparación en profundidad de la punta de un dedo protésico con registros neuronales del sentido del tacto humano. La investigación fue dirigida por un profesor de robótica e inteligencia artificial, Nathan Leporadel Departamento de Ingeniería Matemática de la Universidad de Bristol y tiene su sede en el Laboratorio de Robótica de Bristol.

«Nuestro trabajo ayuda a revelar cómo la compleja estructura interna de la piel humana crea nuestro sentido del tacto humano. Este es un desarrollo emocionante en el campo de la robótica suave: la capacidad de imprimir en 3D la piel táctil podría crear robots más hábiles o mejorar drásticamente la actuación de manos artificiales de Dándole un sentido interior del tacto, dijo el profesor Lepora.

El profesor Lepora y sus colegas crearon el sentido del tacto del dedo artificial utilizando una red de papilas en forma de alfiler impresas en 3D en la parte inferior de la piel compatible, que imitan las papilas dérmicas que se encuentran entre la capa epidérmica externa y las capas dérmicas internas de la piel palpable humana. Las papilas se fabrican con impresoras 3D avanzadas que pueden mezclar materiales blandos y duros para crear estructuras complejas como las que se encuentran en la biología.

«Descubrimos que la punta de nuestro dedo táctil impresa en 3D puede producir señales nerviosas artificiales que parecen grabaciones de neuronas táctiles reales. Los nervios táctiles humanos transmiten señales de diferentes terminaciones nerviosas llamadas mecanorreceptores, que pueden indicar la presión y la forma de un contacto». Dibujo de obra clásica de Philips y Johnson en 1981, las primeras grabaciones eléctricas de estos nervios para estudiar la «precisión espacial táctil» utilizando un conjunto de formas en zigzag estándar utilizadas por psicólogos. El profesor Lepora dijo: «En nuestro trabajo, probamos nuestro puntas de los dedos protésicos porque sintieron las mismas formas en zigzag y descubrieron una coincidencia cercana, sorprendentemente con los datos neurológicos».

«Para mí, el momento más emocionante fue cuando miramos las grabaciones de nervios artificiales de la yema del dedo impresas en 3D y ¡parecían grabaciones reales de hace más de 40 años! Estas grabaciones son muy complejas con crestas y pendientes en los bordes y crestas, y vio el mismo patrón en nuestros datos hápticos sintéticos».

Si bien la investigación encontró una coincidencia notablemente cercana entre la punta del dedo protésico y las señales nerviosas humanas, no fue sensible a los detalles minuciosos. 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 explorando cómo imprimir las estructuras en 3D a la escala microscópica de la piel humana.

«Nuestro objetivo es hacer que el cuero artificial sea mejor, o incluso mejor, que el cuero real», dijo el profesor Lepora.

Sale de:

«SA-I, RA-I y RA-II/uniones vibrotáctiles para detección táctil táctil» por Pestell, N. & Lepora, N. en Revista de interfaz de la Royal Society. DOI: 10.1098 / rsif.2021.0603

Uniones sintéticas SA-I y RA-I para detección háptica de bordes y redes, por Pestell, N., Griffith, T. y Lepora, N. en Revista de interfaz de la Royal Society. DOI: 10.1098 / rsif.2021.0822