Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge e da University College London (UCL), desenvolveram a pele flexível e condutora, que é fácil de fabricar e pode ser derretida e moldada em uma ampla gama de formas complexas. A tecnologia detecta e processa uma variedade de entradas físicas, permitindo que os robôs interajam com o mundo físico de uma forma mais significativa.

Diferentemente de outras soluções para toque robótico, que normalmente funcionam por meio de sensores incorporados em pequenas áreas e exigem sensores diferentes para detectar diferentes tipos de toque, toda a pele eletrônica desenvolvida pelos pesquisadores de Cambridge e UCL é um sensor, o que a aproxima do nosso próprio sistema de sensores: nossa pele.  

Embora a pele robótica não seja tão sensível quanto a pele humana, ela pode detectar sinais de mais de 860.000 pequenos caminhos no material, permitindo que ela reconheça diferentes tipos de toque e pressão — como o toque de um dedo, uma superfície quente ou fria, danos causados por cortes ou facadas, ou múltiplos pontos sendo tocados ao mesmo tempo — em um único material.

Os pesquisadores usaram uma combinação de testes físicos e técnicas de aprendizado de máquina para ajudar a pele robótica a "aprender" quais desses caminhos são mais importantes, para que ela possa detectar diferentes tipos de contato com mais eficiência.

Além de potenciais aplicações futuras para robôs humanoides ou próteses humanas, onde o tato é vital, os pesquisadores afirmam que a pele robótica pode ser útil em setores tão diversos quanto o automotivo ou o de assistência em desastres. Os resultados foram publicados na revista Science Robotics .

As peles eletrônicas funcionam convertendo informações físicas – como pressão ou temperatura – em sinais eletrônicos. Na maioria dos casos, são necessários diferentes tipos de sensores para diferentes tipos de toque – um tipo de sensor para detectar pressão, outro para temperatura e assim por diante – que são então incorporados em materiais macios e flexíveis. No entanto, os sinais desses diferentes sensores podem interferir uns nos outros, e os materiais são facilmente danificados.

“Ter diferentes sensores para diferentes tipos de toque resulta em materiais complexos de fabricar”, disse o autor principal, Dr. David Hardman, do Departamento de Engenharia de Cambridge. “Queríamos desenvolver uma solução que pudesse detectar vários tipos de toque simultaneamente, mas em um único material.”

“Ao mesmo tempo, precisamos de algo que seja barato e durável, para que seja adequado para uso generalizado”, disse o coautor Dr. Thomas George Thuruthel da UCL.

A solução deles utiliza um tipo de sensor que reage de forma diferente a diferentes tipos de toque, conhecido como sensoriamento multimodal. Embora seja difícil separar a causa de cada sinal, os materiais de sensoriamento multimodal são mais fáceis de fabricar e mais robustos.

Os pesquisadores derreteram um hidrogel à base de gelatina, macio, elástico e eletricamente condutor, e o moldaram no formato de uma mão humana. Eles testaram uma série de configurações de eletrodos para determinar qual fornecia as informações mais úteis sobre os diferentes tipos de toque. Com apenas 32 eletrodos colocados no pulso, eles conseguiram coletar mais de 1,7 milhão de informações sobre toda a mão, graças aos minúsculos caminhos no material condutor.

A pele foi então testada em diferentes tipos de toque: os pesquisadores a aqueceram com uma pistola de ar quente, pressionaram-na com os dedos e um braço robótico, tocaram-na suavemente com os dedos e até a cortaram com um bisturi. A equipe então usou os dados coletados durante esses testes para treinar um modelo de aprendizado de máquina para que a mão reconhecesse o significado dos diferentes tipos de toque. 

“Conseguimos extrair muitas informações desses materiais – eles conseguem fazer milhares de medições muito rapidamente”, disse Hardman, pesquisador de pós-doutorado no laboratório do coautor, Professor Fumiya Iida. “Eles medem muitas coisas diferentes ao mesmo tempo, em uma grande área de superfície.”

No futuro, os pesquisadores esperam melhorar a durabilidade da pele eletrônica e realizar mais testes em tarefas robóticas do mundo real.

A pesquisa foi apoiada pelo Programa de Divulgação de Pesquisa Global da Samsung, pela Royal Society e pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas (EPSRC), parte do Programa de Pesquisa e Inovação do Reino Unido (UKRI). Fumiya Iida é membro do Corpus Christi College, em Cambridge.