La yema del dedo humano es una herramienta increíblemente sensible para percibir objetos en nuestro entorno a través del sentido del tacto. Un equipo de científicos chinos ha imitado el mecanismo de percepción básico para crear un dedo electrónico con un sistema de retroalimentación háptica integrado capaz de presionar objetos complejos para dibujar detalles debajo de la capa superficial, según el ultimo papel Publicado en la revista Cell Reports Physical Science.

“Los dedos humanos, que tienen el sentido del tacto más sensible que conocemos, nos inspiraron”. dijo el coautor Jianyi Luo de la Universidad de Wuyi. «Por ejemplo, cuando tocamos nuestro cuerpo con los dedos, podemos sentir no solo la textura de nuestra piel, sino también el contorno del hueso debajo. Esta tecnología táctil abre un método no visual para la prueba no destructiva del cuerpo humano y electrónica flexible.”

Según los autores, los sensores táctiles sintéticos desarrollados previamente pueden reconocer y diferenciar morfologías, texturas superficiales y durezas. Pero no pueden sentir la información subterránea sobre ese material. Esto generalmente requiere técnicas ópticas, como una tomografía computarizada, una tomografía por emisión de positrones, una tomografía por ultrasonido (que escanea la superficie exterior de un material para reconstruir una imagen de su estructura interna) o una resonancia magnética, por ejemplo. Pero todos estos también tienen desventajas. De manera similar, la medición óptica se usa a menudo para medir el perfil y la superficie exterior, pero solo funciona en materiales transparentes.

Cuando tocamos algo con los dedos, la piel experimenta una deformación mecánica como compresión o estiramiento, lo que estimula a los mecanorreceptores para enviar impulsos eléctricos. Estos impulsos viajan a través del sistema nervioso central hasta la corteza somatosensorial del cerebro. El cerebro integra estos impulsos eléctricos para determinar las características del objeto que tocamos. La retroalimentación háptica nos permite conocer la forma, la textura de la superficie y la dureza o la suavidad de un material.

La digitación robótica inteligente simula este sistema de retroalimentación. Un cilindro de metal montado en la parte superior del dedo actúa como punta de contacto, mientras que los haces de fibra de carbono actúan como mecanorreceptores táctiles (unidad de detección). Estos están conectados a la unidad de procesamiento de señales. El dedo «escanea» la superficie del objeto objetivo aplicando presión periódicamente, como un pinchazo o una pulsación. Esto hace que las fibras de carbono se compriman, y la cantidad de material comprimido transmite información sobre su dureza o suavidad relativa. Esta información, junto con el lugar donde se registró en la superficie, se envía luego a una computadora, que traduce los datos en un mapa 3D.

Los autores ponen a prueba sus dedos biónicos utilizando varios objetos complejos. Por ejemplo, probaron la capacidad del dedo para detectar y dibujar una letra «A» sólida debajo de una capa de silicona suave (ver video arriba), junto con otras formas abstractas. Los dedos pueden notar la diferencia entre el material interior duro y blando y el revestimiento de silicona exterior suave.

También crearon un modelo físico impreso en 3D de tejido humano a partir de tres capas de polímero duro (para «esqueleto») y una capa exterior de silicona blanda (para «músculo»). Se escaneó el dedo electrónico y se reprodujo con éxito un perfil 3D de la estructura del tejido del modelo, incluida la ubicación de un «vaso sanguíneo» que se encuentra debajo de la capa «muscular».

Finalmente, los autores probaron el dedo electrónico en un dispositivo electrónico defectuoso y lograron crear un mapa de los componentes internos. Un dedo puede ubicar dónde se ha separado el círculo e identificar un orificio perforado incorrectamente sin penetrar la capa exterior circundante. «A continuación, queremos desarrollar la capacidad del dedo electrónico para la detección multidireccional utilizando diferentes materiales de superficie». Luo dijo.

DOI: Cell Reports Ciencias Físicas, 2023. 10.1016/j.xcrp.2023.101257 (sobre los DOI).