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Piel artificial y con sensibilidad para robots

El material semiconductor empleado permite integrar sensores

A primera vista uno puede pensar que para la piel de un robot basta una chapa o cualquier tejido que recubra las piezas de la máquina. No es así. Es conveniente que un robot avanzado, al menos para determinadas aplicaciones, tenga una piel sensible al tacto, a la presión, flexible.... como la piel humana. Ali Javey, profesor de ingeniería electrónica de la Universidad de California en Berkeley, y su equipo han dado un gran paso adelante en este camino. Ellos han desarrollado un material electrónico sensible a la presión que denominan e-piel (e-skin) y que puede ser útil para lograr que un robot adapte la cantidad de fuerza necesaria a la hora de agarrar o manipular diferentes objetos.

La idea de hacer una piel artificial eficaz para robots no es nueva, y varios equipos de investigadroes en el mundo trabajan en ello. Pero es complicado. Si se hace de un material orgánico, será flexible y fácil de procesar, solo que a la hora de convertirlos en sensores, surgen las pegas. "El problema es que los materiales orgánicos son malos semiconductores, lo que significa que los dispositivos electrónicos que se hacen con ellos requieren normalmente altos voltajes para funcionar", explica Javey. "Por otro lado, los materiales inorgánicos, como silicio cristalino, tienen excelentes propiedades eléctricas y pueden funcionar a baja energía. También son químicamente estables. Pero históricamente, no han sido flexibles y se rajaban fácilmente". Varios grupos, incluido el de Berkeley han mostrado últimamente que se pueden hacer tiras miniaturizadas o filamentos de materiales inorgánicos que resultan muy flexibles e ideales para crear dispositivos electrónicos que se puedan doblar.

"Las personas normalmente saben cómo agarrar un huevo sin romperlo", explica Javey. "Si queremos tener algún día un robot que sea capaz, por ejemplo, de lavar la vajilla tendrá que sujetar las copas de vino sin romperlas y a continuación agarrar una cacerola pesada sin que se le caiga". La piel artificial sensible facilita la construcción de robots con estas habilidades.

Javey y sus colaboradores explican en la revista como han logrado crear su material superconductor flexible a partir fibras de nanotubos de germanio/silicio depositadas en un tambor cilíndrico y con un sustrato pegajoso. El sustrato es una película de poliamida, pero ellos apuntan que se puede hacer con diversos materiales, como otros plásticos, papel o vidrio. A medida que el tambor gira, los nanotubos se van depositando, o imprimiendo, y así se crea la base de la que se obtienen finas películas de material electrónico.

Para hacer su e-piel, explican los investigadores en un comunicado de la Universidad Berkeley, imprimieron los nanotubos en una matriz cuadrada de siete por siete centímetros, con 18x19 píxeles. Cada píxel contiene un transistor hecho de cientos de nanotubos semiconductores; los transistores se integran en una goma sensible a la presión para lograr la funcionalidad del sensor. Esa es la piel artificial, que requiere menos de cinco voltios para funcionar y sigue siendo robusta después de haber sido doblada más de 2.000 veces. Javey y sus colegas explican en Nature Materials que su piel artificial es capaz de detectar presiones de cero a 15 kilopascales, un rango comparable a la fuerza utilizada para teclear en un ordenador o sujetar un objeto.

No se les escapa a los investigadores, por supuesto, potenciales desarrollos de esta tecnología para aplicaciones médicas, como conferir tacto a pacientes con prótesis de las extremidades, pero para ello habrá que hacer avances significativos en la integración de sensores electrónicos con el sistema nervioso humano.

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