Pele Robótica Acessível, Durável e Ultra-Sensível para Sensoriamento Humano Aprimorado

Andrew Corselli

Peça Robótica que Imita a Pele Humana

Cientistas desenvolveram 'pele' robótica de baixo custo, durável, altamente sensível, que pode ser adicionada a mãos robóticas como luva, permitindo robôs detectarem informações sobre seu entorno de forma similar a humanos.

Pesquisadores da Universidade de Cambridge e University College London (UCL) desenvolveram pele flexível e condutiva, fácil de fabricar e que pode ser derretida e moldada em ampla gama de formas complexas. A tecnologia detecta e processa variedade de entradas físicas, permitindo robôs interagirem com mundo físico de forma mais significativa.

Diferente de outras soluções para tato robótico, que tipicamente funcionam via sensores embutidos em pequenas áreas e requerem diferentes sensores para detectar diferentes tipos de toque, a totalidade da pele eletrônica desenvolvida pelos pesquisadores de Cambridge e UCL é um sensor, aproximando-a de nosso próprio sistema sensorial: nossa pele.

Embora pele robótica não seja tão sensível quanto pele humana, pode detectar sinais de mais de 860.000 minúsculos caminhos no material, permitindo reconhecer diferentes tipos de toque e pressão — como toque de dedo, superfície quente ou fria, dano causado por corte ou facada, ou múltiplos pontos tocados de vez — em um único material.

Pesquisadores usaram combinação de testes físicos e técnicas de machine learning para ajudar pele robótica 'aprender' quais destes caminhos importam mais, para que possa detectar diferentes tipos de contato mais eficientemente.

Entrevista Exclusiva Tech Briefs

Aqui está entrevista exclusiva Tech Briefs, editada por extensão e clareza, com Co-Autor Thomas George Thuruthel, Ph.D., da UCL.

Tech Briefs: Qual foi o maior desafio técnico que enfrentaram ao derreter e moldar a pele?

Thuruthel: Houve alguns pequenos desafios. Acho que um deles era este material não fluir tão facilmente. Não dá para criar formas muito complexas. Pode obter coisas como lacunas. Mas honestamente o maior desafio foi conectar este material com nossa eletrônica. O material em si é macio e complacente, mas os fios em algum ponto precisam ser rígidos. Esta interface entre material macio e fio rígido é sempre grande desafio.

Tech Briefs: Como é o processo de derreter e moldar as formas?

Thuruthel: Temos banho-maria. Este material derrete around 50° a 60°C, e solidifica around 30° a 40°C. Aquecemos até virar líquido, temos molde com pequenas aberturas por onde despeja material. Haverá pequenas aberturas para sair também. Despeja material, veda todos buracos, mantém fora por algumas horas para firmar. Abre molde. Claro, molde é fácil de desprender para retirar forma depois.

Tech Briefs: Artigo diz: "Embora pele robótica não seja tão sensível quanto pele humana, pode detectar sinais de mais de 860.000 minúsculos caminhos no material." Quantos sinais e-skin comercial atual detecta e como comparam ao toque humano?

Thuruthel: Embora dissemos 860.000 canais, não significa necessariamente que é quantidade de unidades independentes de informação. Há muita informação, mas muita é redundante. Não quantificamos quanto é quantidade independente de informação. Mas diria, aproximadamente, para nosso setup, diria around 2.000 a 3.000 unidades seria número que procura. Para mão humana, número seria around 15.000 unidades. Muitos comerciais são muito discretos; o que vê são na ordem de centenas ou dezenas — acho que até centenas é raro.

No entanto, existe tecnologia chamada sensores táteis baseados em visão, que usa câmeras embutidas dentro das mãos. Teoricamente teriam resolução maior, mas novamente, não pode ser quantificado. Não consegue número de quantas unidades tem.

Tech Briefs: Têm planos definidos para pesquisa futura? Se não, quais próximos passos?

Thuruthel: Recebemos grant recente do Reino Unido; tentamos desenvolver esta tecnologia para aplicações mais comerciais. Não testamos realmente como pele aguentaria se tivéssemos contato repetido por, digamos, milhares ou 10.000 interações. Antecipamos que isso poderia ser problema, especialmente nesta interface entre material macio e rede.

Então buscamos melhores formas de interface e também diferentes materiais. O que usamos é hidrogel, material decente mas não muito robusto ou durável. Buscamos materiais mais sintéticos, naturais como borracha, por exemplo, como alternativa.

E então olhamos tarefas de nível superior. Agora apenas estimamos informação de percepção, como localização do contato. Queremos fechar loop — como usamos esta informação em mão ou sistema robótico para realizar tarefas reais bastante úteis?

Estes são nossos próximos passos.

Transcrição do Vídeo

00:00:02 Robôs agora podem sentir o que tocam como nós. Quase. Pesquisadores da Universidade de Cambridge criaram pele artificial repleta de sensores ultra-sensíveis. Estes sensores não apenas detectam pressão, leem textura, temperatura, até sinais similares a dor. Pele que pesquisadores moldaram em formato de mão é feita de hidrogel eletrolisado com eletrodos embutidos ao redor do pulso. Campos elétricos gerados através da pele detectam diferentes tipos de estimulação. Sensores monitoram milhares de bits de informação que não apenas detectam onde estimulação está mas também tipo de estimulação. Informação é transferida para eletrodos. Pele artificial pode detectar múltiplas sensações ao mesmo tempo, como toque, umidade, temperatura, dor, e cabe sobre mãos robóticas mecânicas como luva. Esta pele de baixo custo pode revolucionar campos de próteses, cirurgia robótica, indústria automotiva, reabilitação, e até exploração espacial. Como é isso? Futuro ficou um pouco mais humano.