brazo robotico

Dotan de sentido del tacto a un brazo robótico

El sentido del tacto no suele estar considerado como una fuente de conocimiento privilegiada de lo que nos rodea, al menos no tanto como lo están la vista o el oído. Y sin embargo, todo nuestro cuerpo tiene una sensibilidad –variable– al tacto de las cosas. Constantemente estamos recibiendo estímulos de lo que tocamos con las manos, de la ropa que vestimos, del suelo que pisamos o del aire que nos refresca la cara.

El tacto es una herramienta fundamental para conocer el medio en el que nos encontramos, así como un preciado y rico transmisor de sensaciones. Por cada porción de piel con capacidad para sentir existe una miríada de complejas conexiones neuronales que envían la información al cerebro que es, en definitiva, quien activa el sistema nervioso para producir la reacción que convenga. Esta estructura hace que sea complicado reproducir el proceso de forma artificial.

Hasta ahora las prótesis medicinales, orientadas a sustituir parte de las funciones que cumplía el miembro natural, eran mecánicas o a lo sumo robóticas. La intención es que el dispositivo acoplado reproduzca o ayude a reproducir el movimiento. La investigación de unos científicos de la Universidad de Chicago se ha fijado en otra vertiente. El perfeccionamiento de los implantes biónicos no está completo sin la sensación del tacto y esto es lo que han estudiado ellos, con resultados ciertamente esperanzadores.

Después de una serie de pruebas con animales, han creado una mano robótica equipada con sensores, que envían señales eléctricas a electrodos implantados en el cerebro.  El objetivo es recrear la misma respuesta que la que se tendría con una mano de verdad. El proceso ocurre en tiempo real. Los impulsos que se envían desde los sensores sirven para que el sujeto que tenga un sentido del tacto que contribuya a un uso más diestro de la prótesis.

“Si pierdes tu sistema somatosensorial, parece casi como si tu sistema motor se quedara impedido”, explica Sliman Bensmaia, profesor asistente en la Universidad de Chicago para biología y anatomía de organismos. El investigador hace hincapié en la recuperación de esta sensibilidad para poder utilizar con habilidad cualquier miembro artificial.

La mano robótica ha sido capaz de proporcionar a los monos con los que se ha experimentado, la sensación de tacto equivalente a la de una mano real. Los científicos creen que es la primera vez que un organismo percibe un estímulo procedente del tacto a través de un sensor artificial. Esperan que esta tecnología se pueda implementar el año que viene, ya que las autoridades federales de Estados Unidos están aprobando dispositivos parecidos.

Experimentación y avances

Los resultados sólo se pueden descubrir probando. El equipo de la Universidad de Chicago ha realizado una serie de experimentos con monos Rhesus (una especie que tiene una larga historia como conejillo de indias, varios ejemplares incluso fueron enviados al espacio en los años 50 y 60). Los animales recibieron un entrenamiento específico para que respondieran de forma concreta a un estímulo procedente de la mano.

En una de las pruebas, se les pinchó a los monos en la mano, con diferentes niveles de presión. Después de observar sus reacciones se hizo otra comprobación. A algunos animales se les implantaron electrodos en el área del cerebro que corresponde al tacto. Les taparon las manos para que no supieran si alguien les estaba tocando en realidad. Esto se hizo únicamente para recoger información sobre cómo los sistemas nerviosos respondían ante los diferentes estímulos.

A partir de estos datos los investigadores crearon una ecuación que calculaba el impulso eléctrico que viajaba con cada pinchazo en la mano. Adaptaron los sensores del brazo a esta función y repitieron el experimento, con los electrodos implantados en los monos y conectados por cables a la mano robótica. Pincharon en ésta y también lo hicieron en su miembro verdadero. El profesor Bensmaia afirma que los primates se comportaron de la misma forma en los dos casos.

Una nueva dimensión para las prótesis

Los implantes biónicos han avanzado mucho, en lo que se refiere a adaptabilidad y a la reproducción del movimiento, gracias a la robótica. Se han dado casos de prótesis que pueden controlarse incluso con el cerebro, como la desarrollada por el Centro Médico de la Universidad de Pittsburgh. Una paciente tetrapléjica fue capaz de agarrar una vela y otras formas cilíndricas con un brazo artificial que movía a distancia mediante órdenes mentales.

El equipo de la Universidad de Chicago ha dado un paso en otra dirección, con el fin de completar investigaciones como la anterior. Su trabajo introduce en estos miembros artificiales el sentido del tacto, que es una guía permanente. La fuerza con la que aprietas algo, lo duro que está, con qué parte de la mano estás tocando: todo ello son orientaciones básicas.

De lo contrario, el tacto tiene que ser sustituido por la visión, que ayuda a calcular si el miembro robótico se encuentra en una buena posición para agarrar algo. El sentido del tacto es lo que puede señalar la diferencia entre ver las prótesis como herramientas y empezarlas a asimilar más como una parte del cuerpo.

La introducción del sentido del tacto en dispositivos artificiales es todo un reto, pero están surgiendo investigaciones que le hacen frente. Una de las más llamativas es la que han llevado a cabo científicos de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Georgia Tech. Su trabajo recorre un camino diferente, aunque íntimamente relacionado.  En lugar de tratar de recuperar la sensación de tacto para un humano, se han lanzado a crearla desde cero, para robots.

El resultado ha sido una especie de nanopiel repleta de transistores que se han denominado taxels, una suerte de píxeles táctiles. Recoge información de los estímulos que recibe y los convierte en impulsos eléctricos. Los científicos creen que de esta forma los robots podrán estar más cerca de tener una sensibilidad más allá de sus funciones básicas.

Imagen:  jepoirrier

Sobre el autor

Pablo G. Bejerano

Periodista especializado en nuevas tecnologías. Interesado en todo lo que tenga que ver con Internet y sus posibilidades para cambiar la vida de las personas. Más artículos del autor »