Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han desarrollado un “dedo” robótico suave con un sofisticado sentido del tacto que puede realizar pruebas de rutina en el consultorio del médico, incluida la toma del pulso de un paciente y la detección de bultos anormales. Este trabajo fue publicado el 9 de octubre en la revista Cell Press. Informes Celulares Ciencias Físicas.
Esta tecnología podría facilitar a los médicos la detección de enfermedades como el cáncer de mama, cuando sean más tratables. Esto puede ayudar a los pacientes a sentirse cómodos durante un examen físico que puede parecer incómodo e invasivo.
“Con un mayor desarrollo para aumentar su rendimiento, también creemos que una mano tan diestra hecha de dedos puede actuar como un ‘robodoctor’ como un médico en el hospital del futuro”, dijo Hongbo Wang, investigador de tecnologías de detección de la Universidad de Ciencia y Tecnología. y escritor sobre tecnología e investigación de China. “Combinado con el aprendizaje automático, se pueden lograr pruebas y diagnósticos robóticos automatizados, especialmente en estas regiones subdesarrolladas donde hay una escasez crítica de trabajadores de la salud”.
Aunque ya existen dedos robóticos rígidos, los expertos han expresado su preocupación de que estos dispositivos no estén a la altura de las delicadas tareas requeridas en el consultorio de un médico. Algunos han señalado posibles problemas de seguridad, incluido el temor de que un dedo robótico demasiado entusiasta pueda explotar durante las pruebas. Más recientemente, los científicos han desarrollado robots blandos livianos, seguros y de bajo costo que pueden recrear los movimientos de la mano humana. Sin embargo, estos dispositivos no podían detectar las complejas propiedades de los objetos de la misma manera que los dedos reales los tocan.
“A pesar de los importantes avances de la última década, la mayoría de los dedos blandos presentados en la literatura todavía tienen lagunas considerables en comparación con las manos humanas”, escribieron los autores, y agregaron que los dedos robóticos “no están preparados para manejar situaciones del ‘mundo real'”.
Para superar este desafío, los investigadores desarrollaron un dispositivo simple que consta de bobinas de fibra conductora con dos partes: una bobina enrollada en cada cámara de aire de los actuadores de flexión del dispositivo (las partes que le permiten moverse) y una fibra de metal líquido retorcida montada en él. Al medir las propiedades que afectan la corriente eléctrica del dispositivo de la punta del dedo, el equipo descubrió que podían monitorear, en tiempo real, hasta qué punto se dobla el dedo cuando toca un objeto y la fuerza sobre la punta del dedo. De este modo, el dispositivo puede percibir las propiedades de los objetos con tanta eficacia como el tacto humano.
Para probar el dispositivo, los investigadores comenzaron frotando una pluma contra su dedo.
“La vista ampliada muestra claramente el cambio en la resistencia, lo que indica la alta sensibilidad de la detección de fuerza”, escriben los autores.
Luego, golpearon y pincharon la punta del dedo con una varilla de vidrio y lo doblaron repetidamente para ver si los sensores del dispositivo detectaban correctamente el tipo y la cantidad de fuerza que aplicaban. Para probar las funciones médicas del dedo, lo montaron en un brazo robótico y observaron cómo identificaba tres bultos incrustados en una gran lámina de silicona, presionándolos como un médico. Cuando se monta en el brazo robótico, el dedo coloca con precisión una arteria en la muñeca del participante y le toma el pulso.
“Los humanos pueden detectar fácilmente la dureza de diferentes objetos presionándolos con los dedos”, escribieron los autores. “De manera similar, dado que (el dispositivo) tiene la capacidad de detectar tanto la deformación por flexión como la fuerza en la punta del dedo, puede detectar una rigidez similar a la de nuestra mano humana presionando un objeto”.
Además de tomar pulsos y probar bultos simulados, los investigadores descubrieron que el dedo robótico podía escribir “como una mano humana”, deletreando la palabra “hola”.
Al utilizar sensores adicionales para crear una mayor flexibilidad en las articulaciones de los dedos robóticos, permitiendo que el dispositivo se mueva en múltiples direcciones como un dedo humano, podría estar listo para realizar pruebas médicas efectivas y eficientes en un futuro próximo, concluyen los autores.
“Esperamos desarrollar un brazo inteligente y diestro con un brazo robótico sensorizado impulsado por músculos artificiales para imitar las funciones únicas y las delicadas manipulaciones de la mano humana”, dijo Wang.