¿Son las cerámicas clave para ampliar los sentidos en la robótica blanda e incluir el tacto y la temperatura?

Te guste o no, tu próximo compañero de trabajo podría ser un robot. Hoy, cada vez más personas se encuentran trabajando junto a máquinas autónomas. Estos dispositivos son ideales para realizar tareas que van desde clasificar artículos hasta realizar cirugías. Por ello, existe una gran demanda de ampliar la gama de sentidos, permitiendo que estos dispositivos comprendan mejor su entorno.

Estudio de Cerámicas Inteligentes

El estudio “Músculo con sensores integrados para una activación controlable en bucle cerrado en robots biohíbridos proprioceptivos”,¹ publicado en Advanced Intelligent Systems, detalla cómo los ingenieros utilizaron cerámicas avanzadas para crear componentes robóticos que pueden sentir. En el artículo, los ingenieros profundizan en la creación de dispositivos artificiales de sensación que aprovechan pulsos eléctricos y sensores integrados directamente en la superficie del robot.

Cerámicas Blandas

Para comprender el proyecto, primero debes tomarte un momento para reconocer que las cerámicas existen en muchas formas diferentes. Aunque puedas pensar en decoración o artículos de cocina, también existen cerámicas de alto rendimiento. Estas unidades conducen electricidad y proporcionan una estructura sólida para muchos dispositivos electrónicos actuales. Cabe destacar que los investigadores iniciaron sus esfuerzos experimentando con distintas cerámicas para registrar sus comportamientos y capacidades.

Durante las pruebas, el equipo describió cómo tomaron este material y lo descomponían en diminutas partículas. Las partículas fueron luego incorporadas en una matriz termoplástica. Curiosamente, se utilizó una impresora 3D profesional para garantizar que el proceso de incrustación se completara con precisión. Luego, el plástico elástico fue manipulado, permitiendo a los ingenieros registrar el comportamiento del material en una variedad de elasticidades y posiciones diferentes.

Prueba de Cerámicas de Alto Rendimiento

Los materiales de sensores blandos fueron probados para determinar si podían registrar temperatura, deformación, presión o humedad. Estos dispositivos pudieron captar los diferentes sentidos mediante pulsos eléctricos. A partir de ahí, el equipo tomó la matriz cerámica y la utilizó para crear una mano protésica.

Mano Protésica

La mano protésica se utilizó luego para probar la precisión y sensibilidad de los sensores blandos. Con precisión, los sensores empleados en la mano fueron diseñados para registrar calor y presión. Además, el material podía determinar su posición relativa a otras partes de la mano. El estudio concluyó que el equipo logró crear una mano que podía sentir la presión aplicada e incluso reaccionar al tocar a otra persona.

Piel de Robot

El siguiente paso para los investigadores fue intentar crear piel de robot. El equipo comenzó creando una matriz cerámica multicapa. La matriz se llenó con partículas cerámicas con una configuración especial en capas para monitorear cambios de tacto y temperatura. Esta piel robótica fue diseñada para parecer y sentirse como la piel humana, convirtiéndola en una opción inteligente para robots que trabajan cerca de personas. A partir de ahí, el equipo se dedicó a crear un modelo de IA.

Prótesis Inteligente

Un modelo de IA controla las reacciones de la mano según el entorno y las condiciones. Específicamente, el modelo de IA fue entrenado usando 4500 mediciones y movimientos musculares. Este entrenamiento se realizó con ingenieros de ETH Zurich y la Universidad de Tokio. La prótesis utiliza sensores piezoresistivos integrados en el tejido, lo que permite que el dispositivo genere energía a partir del movimiento, eliminando la necesidad de baterías.

Resultados

Los resultados del estudio demuestran exactamente cómo se podría desarrollar un robot que tenga la capacidad de trabajar junto a humanos de forma segura. Estos dispositivos podrían reconocer cuando chocan con una persona e incluso retroceder, evitando lesiones. Además, la IA del sistema aprende constantemente de cada interacción, convirtiéndolo en el primer robot biohíbrido proprioceptivo que puede sentir.

Aplicaciones Potenciales

Existen muchas aplicaciones para esta tecnología. Combinar sistemas de IA avanzados con robots que pueden sentir conducirá al desarrollo de máquinas más seguras. Estas unidades podrán realizar tareas que antes solo eran posibles para humanos. Además, serán más versátiles, ya que pueden percibir su entorno y ajustar sus acciones según las condiciones.

Robótica Blanda

La robótica blanda son dispositivos que utilizan materiales flexibles en lugar de métodos tradicionales. Los robots blandos aparecen en muchas formas. Por ejemplo, los clasificadores robóticos deben recoger frutas y otros productos delicados y moverlos sin causar daño. Estos dispositivos están preparados para una gran mejora con la introducción de piel sensorial y otras modificaciones que les permiten operar como manos humanas.

Los robots blandos han despertado interés recientemente por varias razones. Pueden chocar contigo sin causarte daño. Además, estos dispositivos a menudo pueden cambiar su forma para atravesar terrenos difíciles. Este desarrollo garantizará que los robots blandos pronto sientan temperatura y presión.

Cuidado de la Salud

Varias empresas se especializan en cirujanos robóticos. Estos dispositivos operan usando sensores de precisión y ópticos para ayudar a guiar la unidad. La incorporación de sensores de presión y temperatura permitiría a estos robots realizar cirugías más complejas mientras se mantienen sintonizados con las condiciones del paciente.

Cabe destacar que las prótesis inteligentes podrían ayudar a millones de pacientes a disfrutar de una mejor calidad de vida. Estos artículos de próxima generación podrían incorporar múltiples sentidos, brindando al paciente una experiencia natural. Además, al combinar esta tecnología con los recientes avances en controladores cerebrales, podrías ver el día en que las prótesis de reemplazo de los pacientes sean más capaces que las originales.

Búsqueda y Rescate

Los robots blandos han encontrado un propósito especial dentro del sector de búsqueda y rescate. Estos dispositivos pueden atravesar entornos difíciles que a menudo son imposibles de acceder para los humanos. Pueden diseñarse para moverse como serpientes o con forma de pequeños insectos. De manera impresionante, estos dispositivos ya se han utilizado en zonas de desastre donde ayudaron a salvar vidas. Los robots pueden ingresar a zonas de desastre peligrosas y proporcionar ayuda muy necesaria antes que otros respondedores.

En el futuro, este dispositivo podría localizar a personas necesitadas e incluso realizar escaneos rutinarios de sus signos vitales, proporcionando a los rescatistas datos importantes sobre el estado del paciente. Además, estos robots se usarían para evaluar la mejor ruta para recuperar a la persona herida, ya que el dispositivo podría notificar a los rescatistas sobre peligros como calor o químicos.

Agricultura

Los agricultores del mundo buscan constantemente formas fáciles de mejorar la eficiencia. A medida que la población mundial aumenta, los agricultores continúan innovando para satisfacer la creciente demanda. La robótica blanda puede ayudarles a preparar, sembrar, cosechar y controlar la calidad de sus alimentos. Estos dispositivos pueden integrar sistemas de IA para mejorar aún más sus capacidades, permitiéndoles determinar con alta precisión si una fruta está madura o estropeada.

Investigadores

El Laboratorio de Cerámicas de Alto Rendimiento de Empa lideró el estudio. El equipo trabajó con la Universidad de Cambridge para desarrollar la extremidad protésica impulsada por IA. Ahora el equipo busca ampliar sus esfuerzos y crear robótica más avanzada, así como expandir las capacidades de su modelo de IA.

Empresas que Podrían Beneficiarse de esta Investigación

La industria de la robótica está en auge. Por lo tanto, puedes esperar ver más unidades en las líneas de fabricación en los próximos años. Los robots reducen riesgos y costos y mejoran la calidad. En consecuencia, más empresas desean integrarlos. Aquí hay una empresa que está idealmente posicionada para aprovechar al máximo esta investigación en los próximos meses.

Zebra Technologies

Zebra Technologies (ZBRA ) ingresó al mercado en 1969, originalmente como  Data Specialties Incorporated. Los fundadores de la empresa,  Ed Kaplan y Gerhard Cless, querían crear una firma de software y hardware que pudiera mejorar la experiencia del usuario y ofrecer soluciones innovadoras. Lograron ser pioneros en múltiples tecnologías, incluido ser la primera empresa en ofrecer un escáner de códigos de barras.

En 1986, la empresa cambió su nombre a Zebra Technologies. Hoy, es un proveedor popular de robótica, servicios y soluciones de software. Específicamente, el fetch100 Roller y el Fetch100 Shelf pueden navegar por instalaciones de fabricación y clasificar y entregar contenedores de forma autónoma. El robot ya se utiliza a nivel mundial y ha recibido excelentes reseñas.

Zebra Technologies es una incorporación inteligente a tu cartera por varias razones. Por un lado, la empresa ha estado en crecimiento durante mucho tiempo. Obtuvo una mención en la revista Forbes de 2002 “200 Mejores Pequeñas Empresas en América” junto con otros reconocimientos.

El valor de la acción de la empresa, ZBRA, ha experimentado un crecimiento considerable y constante a lo largo del año. Tiene una capitalización de mercado de $19.808 mil millones y su ratio PE (TTM) es 51.82. Este crecimiento se debe a una combinación del lanzamiento de nuevos productos por parte de la empresa y sus incursiones en robótica y sistemas de IA.

Cerámicas en la Robótica

El uso de cerámicas de alto rendimiento en la robótica está destinado a cambiar el mercado en el futuro. Este estudio muestra que los robots pueden configurarse para sentir de una manera similar a los humanos, lo que les permite trabajar junto a las personas con menos riesgo y mejorar la productividad. Por lo tanto, deberías prepararte para un compañero de trabajo robótico en el futuro.

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Referencia del Estudio:

^{1. Filippi, M., Balciunaite, A., Georgopoulou, A., Paniagua, P., Drescher, F., Nie, M., Takeuchi, S., Clemens, F., & Katzschmann, R. K. (2024). Músculo con sensores integrados para una activación controlable en bucle cerrado en robots biohíbridos proprioceptivos. Advanced Intelligent Systems. https://doi.org/10.1002/aisy.202400413}