Un parche portátil vibra cuando detecta peligros ambientales
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Un grupo de investigadores ha creado un parche portátil capaz de detectar riesgos en el entorno —como gases peligrosos o metales pesados en el agua— y notificárselos a los usuarios mediante una vibración sobre la piel. Los investigadores también han ampliado su trabajo para crear una «piel electrónica» destinada a dispositivos robóticos, lo que permite a los robots detectar y evitar los riesgos de su entorno.
Sensor portátil y multimodal que detecta toxinas ambientales gaseosas, en forma de aerosol y acuosas, y avisa al usuario mediante códigos táctiles exclusivos.
Baha Erim Uzunoğlu
«Ya existen sensores capaces de detectar peligros ambientales y enviar notificaciones al teléfono; queríamos mejorar eso», afirma Erim Uzunoğlu, primer autor de un artículo sobre este trabajo y estudiante de doctorado en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. «Teníamos dos objetivos con este trabajo. En primer lugar, queríamos miniaturizar los sensores e incorporarlos a un parche que se pudiera llevar puesto para identificar cualquier riesgo potencial para quien lo lleva.
«En segundo lugar, si entras en contacto con una sustancia peligrosa, necesitas saberlo lo antes posible. Y si la notificación se envía a tu teléfono, es posible que no la consultes de inmediato. Por eso queríamos incorporar tecnología háptica al parche para que vibrara en cuanto se detectara el peligro, lo que permitiría a las personas responder rápidamente ante la amenaza potencial».
Para este trabajo, los investigadores crearon un parche cuadrado ligeramente más pequeño que un carné de conducir. El parche contiene un microcontrolador que actúa como su «cerebro»; una batería muy pequeña; sensores para monitorizar seis riesgos ambientales; y un diminuto actuador, que actúa como motor háptico y vibra contra la piel. El exterior del parche también incorpora una matriz de células fotovoltaicas de película fina, lo que permite al dispositivo captar energía solar mientras se lleva puesto.
«No basta con tener un motor que vibre; hay que sentirlo de verdad», afirma Oluwatobi Ojuade, coautor del artículo y estudiante de doctorado en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. «Por eso, diseñamos unas diminutas superficies texturizadas que se sitúan en la interfaz entre el motor y la piel, casi como un patrón en miniatura de protuberancias. Al modificar el tamaño y la separación entre esas protuberancias, pudimos controlar cómo se percibe la vibración sobre la piel. Eso nos permitió ajustar con precisión la sensación para que realmente llame la atención, en lugar de parecer un zumbido débil que se podría pasar por alto».
El dispositivo también activa una «secuencia háptica» diferente —o patrón de vibración— para cada peligro que detecta. Esto permite a los usuarios determinar de qué peligro ambiental deben estar al tanto.
«En las pruebas de validación del concepto, comprobamos que el dispositivo detectaba correctamente las sustancias peligrosas y activaba de inmediato la respuesta háptica», afirma Uzunoğlu. «También comprobamos que la tecnología de captación de energía funcionaba bien a la hora de prolongar la vida útil de la batería. Junto con el bajo consumo de los sensores, esto permite que el dispositivo funcione durante unas 24 horas».
Mientras los investigadores desarrollaban el parche, se preguntaron si sería posible ampliar el concepto para su uso en dispositivos robóticos, permitiendo a los robots detectar y responder a los peligros de su entorno. Esto condujo al desarrollo de lo que denominan «piel electrónica» (e-skin).
La «piel electrónica» consiste, básicamente, en superponer el parche sensor sobre una capa de material piezoeléctrico. Cuando el sensor detecta un peligro y activa la respuesta háptica, la vibración resultante contra la capa piezoeléctrica genera una señal eléctrica que el robot puede detectar.
En las pruebas de validación del concepto, la «e-skin» permitió a los robots cuadrúpedos detectar peligros y modificar sus rutas para evitarlos.
«El parche y la “piel electrónica” están fabricados en gran medida con componentes disponibles en el mercado, con muy pocos elementos diseñados a medida», afirma Amay Bandodkar, coautor correspondiente del artículo y profesor adjunto de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. «Esto debería facilitar la ampliación de la tecnología en el futuro. Además, el concepto es extremadamente flexible: la matriz de sensores es modular, por lo que se pueden añadir o retirar sensores que detecten los peligros más relevantes para cada aplicación.
«Es realmente sorprendente ver que podemos codificar señales táctiles en materiales de diferentes propiedades, algo que ha supuesto un gran reto en el pasado, especialmente en situaciones del mundo real en las que las personas querrían llevar puesto el dispositivo», afirma Lilian Hsiao, coautora correspondiente y profesora asociada de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. «Combinar un dispositivo que la gente pueda llevar puesto con sofisticadas capacidades de detección y la capacidad de alertar al usuario es algo en lo que llevamos trabajando mucho tiempo».
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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