FUENTE: www.sensortips.com
AUTOR: RUDY RAMOS.
A menudo se pasa por alto el valor del sentido del tacto en el desarrollo de la robótica. Los diseñadores se enfocan fuertemente en características discretas como potencia, libertad de movimiento y visión artificial. Sin embargo, la detección táctil complementa todos estos y ayuda a aprovecharlos al máximo. Tener un sentido del tacto también agrega beneficios únicos por sí solo.
Si bien los sensores táctiles tienen un gran potencial, se han infrautilizado relativamente en robótica.Sin embargo, las innovaciones en materiales, sensores y técnicas de procesamiento de datos de IA prometen cambiar eso.
Una analogía que muestra la importancia del tacto es nuestra propia experiencia de aprender una tarea compleja, como conducir, tocar un instrumento musical, escribir o usar palillos. Al principio, estas tareas son fatigosas. Nuestras manos y cuerpo se fatigan rápidamente. Sin embargo, eventualmente las acciones se vuelven casi sin esfuerzo y podemos continuar durante horas.
Una razón clave por la que estas acciones son inicialmente agotadoras es que nuestros músculos están aplicando demasiada fuerza de manera inapropiada. (Piense en un niño pequeño que agarra un bolígrafo con fuerza mientras lucha por formar letras, o en un conductor primerizo tenso que se encorva incómodamente sobre el volante). Sin embargo, a medida que aprendemos a comprender mejor la tarea y a interpretar la retroalimentación de nuestro sentido del tacto, aprendemos a utilizar nuestra energía de manera más económica. De manera similar, un robot puede usar sensores táctiles para ahorrar energía, trabajar de manera más eficiente y precisa y evitar daños a objetos (o personas).
Tecnología y aplicaciones
El estado actual de la técnica para aplicaciones táctiles robóticas prácticas incluye sensores de fuerza-par integrados en el mecanismo y sensores de presión de baja resolución en los puntos de contacto de las pinzas que actúan como si fueran las yemas de los dedos del robot. Muchos robots de la generación actual utilizan estas técnicas. Destacan un principio obvio pero esencial para los robots táctiles; coloque la mayoría de los sensores cerca de los bordes del sistema, lo más cerca posible del objeto que se está manipulando, tal como se encuentran en el cuerpo humano.
Los sensores de presión de contacto simples pueden utilizar tecnologías piezorresistivas, piezoeléctricas o capacitivas de eficacia probada. Los sensores capacitivos tienen la ventaja de funcionar también como sensores de proximidad, lo que permite al robot reducir la velocidad a medida que se acerca al objeto objetivo, evitando daños y desperdicio de energía. Para proporcionar una gama de sentidos táctiles más similar a la humana, se pueden agregar sensores discretos de temperatura, nivel de humedad, etc. a las almohadillas de agarre y, por supuesto, hay una amplia gama de componentes disponibles para cumplir estas funciones.
Fusión de sensores para seguridad y eficiencia
Para construir un robot versátil que pueda manejar objetos complejos en una variedad de orientaciones, necesitaremos integrar las entradas de una variedad de sensores: fusión de sensores.Para tomar un ejemplo simple; un sensor de proximidad capacitivo por sí solo se volvería poco confiable al manipular un objeto orientado aleatoriamente con piezas de plástico y metal porque la capacitancia depende de las propiedades y la orientación de esos diferentes materiales, así como de su proximidad.
Múltiples sensores con áreas de detección superpuestas son perfectos para escenarios críticos para la seguridad porque los datos contradictorios de dos sensores adyacentes indican inmediatamente un problema. (Otro consejo de seguridad; los sensores que envían datos continuamente ayudan a que la falla del sensor sea detectable al instante).
La retroalimentación táctil precisa es particularmente útil para la seguridad y la eficiencia en el campo de rápido desarrollo de los cobots: robots diseñados para trabajar en estrecha cooperación con los humanos. Cuando están en riesgo vidas humanas y equipos costosos, es crucial desarrollar sistemas robóticos con una filosofía a prueba de fallas.
Afortunadamente, las técnicas modernas de inteligencia artificial y aprendizaje automático se adaptan bien a las tareas que implican la integración de múltiples entradas de sensores diferentes para tomar una decisión. La IA es una parte fundamental de los avances más recientes en la detección táctil de robots, que le dan al robot una piel similar a la humana con muchos sensores integrados.
Piel de robot
El concepto de piel robótica, aunque desafiante, promete una revolución en robótica. Esto se debe a que una matriz de detección táctil integrada y de grano fino es la clave para brindar un sentido del tacto genuinamente humano, con todos los beneficios de versatilidad, seguridad y eficiencia que conlleva.
Por ejemplo, a diferencia de nuestros sensores tradicionales, los humanos juzgan la dureza sintiendo el aumento en el tamaño del área de contacto entre el objeto y nuestras manos a medida que aplicamos presión. Un objeto más blando se deformará, aumentando el tamaño de esa área de contacto, más que un objeto más duro. Los sensores muy espaciados también mejoran en gran medida la capacidad de detectar la textura. Los sensores robóticos similares a la piel pueden funcionar de la misma manera.
Para ilustrar cuán diversas pueden ser las soluciones, los investigadores del MIT midieron con éxito la dureza al reflejar la luz de la piel brillante de una pinza de robot, utilizando una cámara para medir la deformación de esa piel.
La piel robótica ideal integraría múltiples sensores en un material robusto y flexible, y numerosos proyectos de investigación están trabajando para lograrlo. Los científicos de Taiwán han creado un prototipo de una piel robótica que utiliza la interferencia de un objeto con los campos eléctricos para medir características como la proximidad, la dureza, la temperatura e incluso el contenido de humedad. La propia piel táctil robótica puede ser la fuente y el detector de los campos eléctricos de baja potencia necesarios.
Una pregunta con muchas respuestas
El campo de la detección táctil robótica avanzada todavía está muy abierto, y la investigación persigue múltiples vías. Si bien la industria todavía está explorando la detección táctil, no hay duda de que puede mejorar la eficiencia, la seguridad y la precisión de muchas aplicaciones robóticas en la actualidad.
