Nueva Piel Robótica Permite que las Máquinas Sientan como los Humanos

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Cambridge y University College London colaboró para crear una piel robótica que puede dotar a casi cualquier máquina de la capacidad de percibir. Su enfoque único aprovecha sensores multimodales, materiales de hidrogel y aprendizaje automático para crear un nuevo nivel de retroalimentación táctil que tiene el potencial de crear prótesis que pueden sentir y mucho más. Aquí tienes lo que necesitas saber.

Por qué el tacto es importante en la robótica

Los cinco sentidos que permiten a los humanos navegar por el mundo también son cruciales para crear robots que puedan interactuar con las personas y su entorno de manera significativa. Es común ver robots que integran más entradas sensoriales como parte de sus capacidades añadidas.

Sin embargo, el sentido del tacto recién está recibiendo la atención que merece. Desde robots industriales que pueden saber cuándo chocan con otro trabajador, hasta robots agrícolas que pueden sentir si una fruta está madura, la detección táctil se ha convertido ahora en un aspecto vital de la tecnología.

Cómo la piel humana inspira el diseño robótico

Cuando se trata del tacto, tu piel es una maravilla. Puede medir con precisión múltiples tipos de entrada, desde calor hasta presión y más, en milisegundos. Además, esto puede ocurrir en todo el cuerpo o en áreas específicas, con tu cerebro capaz de diferenciar el origen y el tipo de toque. Todas estas capacidades provienen de una superficie flexible que puede curarse a sí misma.

Dar a los robots la capacidad de sentir

Al reconocer que la sensibilidad de la piel humana es ideal para muchas aplicaciones, los ingenieros han intentado crear pieles robóticas en múltiples ocasiones. La forma principal en que abordaron esta tarea fue incrustando varios sensores en un material flexible. Los sensores podían detectar presión, temperatura y otros datos vitales.

Problemas con la piel robótica

Esta estrategia tenía algunas desventajas importantes. Por un lado, cada sensor añadido aumentaba la rigidez de la piel. Además, crear estos sensores e instalarlos en el dispositivo era un proceso costoso y que consumía mucho tiempo. Estos dispositivos eran muy caros de fabricar y, según todos los informes, frágiles.

Cada sensor rígido añadía otra zona que podía dañarse durante la operación. La ubicación de los sensores también influía en las formas y diseños que la superficie debía tener, limitando aún más las aplicaciones. Además, muchos de los sensores tenían puntos ciegos donde no estaban ubicados o donde se necesitaría instalar otros sensores. Sobre estos problemas, cada nuevo tipo de sensor añadía interferencia al dispositivo, reduciendo la precisión.

Dentro del estudio de la piel robótica

Estructuración multimodal de la información con pieles blandas de una sola capa y tomografía de impedancia eléctrica de alta densidad estudio¹ introduce un tipo novedoso de piel robótica capaz de detectar múltiples tipos de toque a partir de un único diseño de material. El dispositivo puede adaptarse a cualquier forma y añadirse a manos robóticas existentes como un guante, proporcionando una nueva capa de interactividad y sensibilidad al dispositivo.

Fuente – University of Cambridge

Detección multimodal

El primer paso para crear la piel robótica mejorada fue descubrir cómo reducir la cantidad de sensores necesarios. Para lograr esta tarea, los ingenieros recurrieron a sensores multimodales. Estos dispositivos son capaces de registrar diferentes tipos de señal y separar la causa de cada una sin interferencia. Como parte de este enfoque, el equipo desarrolló un sistema a medida que soportaba 6 tipos de estímulos multimodales, incluidos el calentamiento, el toque, la presión, el daño y más.

Por qué el hidrogel es clave para la piel robótica

Luego se fundió un hidrogel conductivo a base de gelatina con la forma de una mano adulta. Este material se seleccionó por su conductividad, sensación suave y flexibilidad. Además, puede fundirse y moldearse en cualquier forma necesaria, lo que aumenta la usabilidad y sostenibilidad de estos dispositivos.

Configuraciones de electrodos

El equipo dedicó tiempo significativo a probar diferentes disposiciones de electrodos. Su objetivo era encontrar una configuración que no interfiriera con las capacidades de la piel robótica pero que proporcionara mediciones precisas a los sensores. Finalmente, el equipo se decidió por un diseño que colocaba 32 electrodos en la muñeca.

Tomografía de impedancia eléctrica

Los ingenieros alimentaron a estos sensores con datos utilizando técnicas de tomografía de impedancia eléctrica. Curiosamente, la conductividad del hidrogel creó 863 040 vías conductoras a través de la membrana. Los ingenieros observaron que podían extraer 1,7 millones de datos de este diseño al usar todas las vías disponibles.

El siguiente paso fue registrar los datos recopilados durante ciertas acciones, como golpear el dedo, apretar la mano, un corte profundo o un toque suave. Estos datos se introdujeron luego en un algoritmo de aprendizaje automático creado a medida.

La IA utilizó este modelo de datos para determinar qué entrada sensorial tenía prioridad sobre otras acciones. Por ejemplo, un corte profundo es más importante que una ligera punzada del dedo. También notaron que el sistema permitía personalizar estas preferencias.

Dependiendo de la tarea del robot, los ingenieros pueden ajustar qué sentidos tienen prioridad. Por ejemplo, podrías querer aumentar la sensibilidad en un robot agrícola que detecta la madurez, pero reducir los sensores de temperatura si está trabajando bajo el sol del verano. Además, puedes calibrar el dispositivo usando un toque humano.

Probando las capacidades de la piel robótica

Los ingenieros realizaron varias pruebas físicas para asegurar que el dispositivo funcionara como se esperaba. Estas pruebas incluyeron pasar los dedos suavemente sobre la mano, aplicar calor al dispositivo y apretarlo en diferentes niveles para registrar la diferencia entre acciones leves y dañinas. También probaron si podía percibir múltiples tipos de toque simultáneamente. En una ocasión, la mano fue cortada con un bisturí médico.

Resultados de las pruebas de la piel robótica

La prueba demostró que el aprendizaje automático determinó con éxito las diferentes acciones en tiempo real. La mano pudo distinguir entre el toque humano y objetos inanimados.  También pudo determinar condiciones climáticas basándose en una combinación de factores como calor y humedad, al igual que un ser humano.

Beneficios clave de la tecnología de piel robótica

Hay varios beneficios que la piel robótica aporta. En primer lugar, permite a los robots interactuar con el mundo físico de manera similar a los humanos. Los robots del futuro podrán saber si chocan contigo o con algo de forma aleatoria y ajustar su comportamiento.

Estos dispositivos estarán configurados para comprender cuánta presión están aplicando a los objetos según la respuesta del objeto, abriendo la puerta a dispositivos médicos más eficaces y mucho más. La naturaleza altamente sensible de la piel robótica la hace ideal para una amplia gama de aplicaciones.

Bajo costo

Uno de los mayores beneficios del nuevo diseño de piel robótica es que es fácil de fabricar. Las pieles robóticas tradicionales dependían de múltiples sensores, cableados con precisión en su lugar. Este enfoque cuesta mucho más que utilizar hidrogel conductor y carece de la flexibilidad para moldearse en casi cualquier forma. Este nuevo enfoque hará que la robótica sensible al tacto esté disponible para más dispositivos.

La piel robótica es reutilizable

Otro beneficio clave del diseño de piel robótica es su capacidad de reutilización. El material conductor puede fundirse y moldearse según se necesite. El hidrogel puede adaptarse a formas complejas sin necesidad de cables internos. Este enfoque reutilizable ayudará a prevenir futuros desechos electrónicos de la robótica.

Duradera

El diseño de la piel robótica es mucho más duradero que su predecesor. El hecho de que no haya sensores distribuidos por todo el dispositivo limita la posibilidad de daños relevantes. Esta estructura brinda soporte para componentes flexibles y reutilizables que pueden resistir bajo estrés intenso. También pueden repararse utilizando hidrogel sin necesidad de reparar sensores internos complejos.

Personalizable

La personalización de la piel robótica es una gran ventaja. El dispositivo puede reaccionar de manera diferente a distintos tipos de estímulos según el trabajo. Por ejemplo, podrías tener un robot equipado para ignorar espinas al recoger rosas, pero ser hipersensible a la humedad o la sensación del tallo.

Aplicaciones y cronograma para la piel robótica

Existen varias aplicaciones para la piel robótica. El uso obvio sería mejorar las capacidades de los robots humanoides. Estos dispositivos ya se asemejan a los humanos en su estructura y apariencia. Añadir una capa de tacto podría ayudar a hacerlos aún más parecidos a los humanos y más relacionables.

Prótesis

Este estudio podría ayudar a que las prótesis que pueden sentir se conviertan en una realidad. El uso de hidrogel blando y flexible como piel ayudará a que estos dispositivos médicos parezcan más reales para el usuario y quienes lo rodean. Además, pueden adaptarse para proporcionar la misma cantidad de sensación que la parte del cuerpo perdida o incluso mejorarse con entradas sensoriales adicionales.

Sector automotriz

El sector automotriz ha estado a la vanguardia de la integración de la robótica. Este estudio podría ayudar a crear robots que trabajen junto a humanos de forma segura. Estos dispositivos podrían reconocer cuando se acercan o interactúan con una persona y reaccionar como lo haría un compañero de trabajo si chocaran contigo en un accidente y se alejaran.

Sector agrícola

Los robots sensibles al tacto ya se utilizan para determinar aspectos clave de la agricultura. El dispositivo podría utilizar la piel robótica para reducir su peso, aumentando sus tiempos operativos y rendimiento. Estos sistemas también podrían integrar modelos de IA creados a medida para mejorar el rendimiento y asegurar resultados.

Cronograma de la piel robótica

Podrían pasar de 5 a 10 años antes de que la piel robótica llegue al mercado. Los ingenieros completarán más trabajo en su diseño y buscarán asociaciones y financiación. Si tienen éxito, podrías ver piel robótica en dispositivos de almacenes en los próximos 5‑7 años. Si todo va bien, los dispositivos médicos podrían utilizar esta opción dentro de la próxima década.

¿Quién desarrolló la piel robótica?

Ingenieros de la Universidad de Cambridge y University College London (UCL) trabajaron juntos para hacer realidad este estudio. El artículo enumera a David Hardman, Thomas George Thuruthel y Fumiya Iida como los autores principales del trabajo. Cabe destacar que el estudio recibió apoyo de la Royal Society, el Engineering and Physical Sciences Research Council, el Samsung Global Research Outreach Program y UK Research and Innovation.

Futuro de la piel robótica

El equipo ahora busca mejorar la durabilidad y sensibilidad de su dispositivo. Estos próximos pasos incluirán investigar más a fondo los materiales para la unidad y nuevos tipos de sensores. El objetivo es ayudar a innovar y promover pieles de una sola capa en sistemas sensibles y fomentar el uso de opciones sensoriales multimodales en el futuro.

Invertir en robótica

El sector de la robótica cuenta con varios competidores de alto nivel. Estas empresas varían en sus ofertas, desde robots diseñados para monitorear infraestructuras hasta dispositivos de salud y hardware militar. Todos estos sectores han experimentado un crecimiento considerable durante la última década, y los analistas predicen aún más en el futuro. Aquí hay una empresa posicionada para capitalizar la adopción futura.

UiPath

UiPath (PATH ) ingresó al mercado en 2005. En ese momento, se llamaba DeskOver. Los fundadores de la empresa, Daniel Dines y Marius Tîrcă, querían crear software de automatización robótica confiable para la incipiente industria. La primera década de la compañía mostró un crecimiento lento pero constante.

En 2015, la firma cambió su nombre a UiPath y amplió sus operaciones. La empresa abrió una sede central en Nueva York, con nuevas oficinas en Londres, Bangalore, París, Singapur, Washington D.C. y Tokio. En 2021, UiPath organizó una de las mayores OPI de software en EE. UU., donde aseguró 35 mil millones de dólares para impulsar sus operaciones.

Hoy, UiPath desempeña un papel vital en la automatización robótica. Su software ayuda a flotas de robots a mantenerse sincronizados, operando de forma segura con miles de compañeros humanos y otros dispositivos. Como tal, quienes buscan exposición a la industria de la robótica deberían investigar más sobre las acciones de UiPath.

Últimas noticias y desarrollos de acciones de UiPath (PATH)

Reflexiones finales: El futuro de la piel robótica

El concepto de piel robótica podría mejorar cómo los humanos y los robots interactúan en el futuro. Este dispositivo podría integrarse en bots existentes, proporcionándoles una comprensión mejorada de su entorno y nuevas capacidades. Por estas razones y muchas más, hay que felicitar a estos ingenieros por su arduo trabajo.

Descubre otros desarrollos interesantes en robótica aquí.

Estudios Referenciados:

^{1. David Hardman et al., Estructuración multimodal de la información con pieles blandas de una sola capa y tomografía de impedancia eléctrica de alta densidad.Sci. Robot.10,eadq2303(2025).DOI:10.1126/scirobotics.adq2303}