a) Esquema de la estructura general de los FT inspirados en los dedos humanos. b) Diagrama esquemático de los FT en un robot y el desarrollo de cada capa. c) Demostración de la función de identificación del material en FTS. d) demostración de la función del sensor de fuerza en FTS. E) FTS se aplica a la identificación del material y la clasificación de objetos en un taller inteligente. Crédito: Materiales avanzados (2025). Doi: 10.1002/ADMA.202414096
El desarrollo de sensores cada vez más sofisticados puede facilitar el avance de varias tecnologías, incluidos los robots, los sistemas de seguridad, los equipos de realidad virtual (VR) y las prótesis sofisticadas. Los sensores táctiles multimodales, que pueden recoger diferentes tipos de información relacionada con el tacto (por ejemplo, presión, textura y tipo de material), se encuentran entre las aplicaciones más prometedoras que pueden beneficiarse de la replicación artificial del sentido humano del tacto.
Si bien los ingenieros electrónicos han creado una amplia gama de sensores táctiles altamente sensibles en las últimas décadas, la detección precisa de la dirección y la magnitud de las fuerzas aplicadas ha demostrado ser desafiante hasta ahora. Además, muchos sensores existentes no pueden identificar correctamente los materiales de los que están hechos los objetos o superficies.
Investigadores de la Academia de Ciencias de China han desarrollado recientemente un nuevo sensor táctil multimodal inspirado en las yemas de los dedos humanos. Se descubrió que el sensor, introducido en un artículo publicado en Materiales avanzados, detecta la dirección de las fuerzas, al tiempo que también discerne con precisión entre 12 materiales que se encuentran comúnmente en el mundo real.
“La percepción táctil multimodal es crucial para avanzar en la interacción humana-computadora, pero la detección de fuerza multidimensional en tiempo real y la identificación material siguen siendo desafiantes”, escribió Chengcheng Han, Zhi Cao y sus colegas en su artículo. Aquí, se propone un sensor táctil en forma de dedo (FTS) basado en el efecto triboeléctrico, capaz de detección de fuerza multidireccional e identificación de material “.
El nuevo sensor tiene forma de dedo humana y está compuesta por dos estructuras complementarias principales. La primera es una sección externa diseñada para identificar materiales, mientras que la segunda es una sección interna que siente a las fuerzas y su dirección.
“Tres materiales están integrados en la superficie de la cubierta de silicona en la barbilla del dedo, formando sensores de un solo electrodo para la identificación de materiales”, escribió Han, Cao y sus colegas.
“In the force-sensing section, the silicone shell’s outer surface is coated with conductive silver paste as a shielding layer. The inner wall has four silicone microneedle arrays and a silicone bump, while five silver electrodes are coated on the internal polylactic acid skeleton. The components connect via interlocking structures near the fingernail, allowing localized contact and separation between the silicone shell and skeleton, enabling force direction Detección a través de señales de los cinco electrodos “.
Los investigadores evaluaron su sensor táctil en forma de dedo en una serie de simulaciones iniciales y experimentos del mundo real. Descubrieron que funcionaba bien cuando se aplicaba a diferentes fuerzas, al tiempo que identificaba diferentes materiales con una precisión notablemente alta.
Como parte de sus experimentos del mundo real, los investigadores también integraron su sensor con una mano robótica, utilizando las plataformas de análisis de datos LabView y Jupyter para identificar materiales basados en los datos que recogió. Sus hallazgos fueron muy prometedores, lo que sugiere que el sensor podría usarse para mejorar las capacidades táctiles de los sistemas robóticos.
“Los sensores externos alcanzan una precisión del 98.33% en el reconocimiento de 12 materiales”, escribieron los investigadores. “Además, integrado en una mano robótica, el FTS permite la identificación de material en tiempo real y la detección de fuerza en un entorno de clasificación inteligente. Esta investigación tiene un gran potencial para aplicaciones en la percepción táctil de robótica inteligente”.
Los recientes esfuerzos de este equipo de investigación podrían contribuir al futuro avance de los robots humanoides, las prótesis inteligentes y otras tecnologías que pueden beneficiarse de la recopilación de datos relacionados con el tacto. En el futuro, el sensor del equipo también podría mejorarse aún más; Por ejemplo, para apoyar la identificación de una gama aún más amplia de materiales y la detección de más tipos de información táctil.
Más información: Chengcheng Han et al, sensor táctil en forma de dedo multimodal para la fuerza multi -direccional e identificación de materiales, materiales avanzados (2025). Doi: 10.1002/ADMA.202414096
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Cita: el sensor táctil en forma de dedo avanza el toque robótico con detección de fuerza multi-direccional e identificación de material (2025, 17 de abril) Recuperado el 17 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-finger-tacticile-sensor-esconances-robotic.html
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