Investigadores del Instituto Federal de Tecnología de Lausana (EPFL) han desarrollado un sistema de robots blandos personalizable que utiliza aire comprimido para generar cambios de forma, vibraciones y otros retroalimentaciones táctiles en diversas configuraciones. Este dispositivo tiene un amplio potencial de aplicación en realidad virtual, terapia física y rehabilitación.

En comparación con sus 16 configuraciones flexibles y bastante complejas, el marco Digits desarrollado por el Laboratorio de Robots Reconfigurables de la Escuela de Ingeniería de EPFL tiene un diseño relativamente simple. Cada configuración está compuesta por múltiples módulos (o Digits), que consisten en enlaces rígidos conectados mediante articulaciones flexibles. Estas articulaciones están controladas por bolsas de aire presurizadas para alterar la forma y la rigidez de los módulos.

En un estudio reciente publicado en Advanced Intelligent Systems, Jamie Paik, responsable del Laboratorio de Robots Reconfigurables, y su equipo demostraron dos configuraciones de Digits: TangiGlove, que se puede llevar puesto, y TangiBall, que se sostiene en la mano, destacando la versatilidad de su marco.

"Las interfaces táctiles pueden mejorar la experiencia de realidad virtual simulando sensaciones del mundo real y apoyar la rehabilitación mediante sistemas interactivos. Pero realmente necesitamos diseños reconfigurables más universales y métodos de control", explicó Serhat Demirtas, estudiante de doctorado y primer autor.

Gracias a su diseño modular, el marco Digits tiene un amplio potencial de aplicación, incluyendo entrenamiento muscular progresivo, recuperación motora y diversas configuraciones de interfaces táctiles en entornos virtuales.

Adaptándose a la rica sensibilidad táctil humana

A diferencia de otros sentidos humanos como la vista y el oído (que en su mayoría son pasivos), el tacto requiere movimientos complejos como fricción o agarre para percibir texturas, temperaturas, pesos, formas o durezas. Por lo tanto, la tecnología táctil suele desarrollarse para usos únicos o aspectos táctiles específicos, ya que crear sistemas que combinen adaptabilidad, escalabilidad y experiencias táctiles realistas es extremadamente desafiante.

El marco Digits supera este desafío gracias a la tecnología de robots reconfigurables emblemática del laboratorio de Paik. Notablemente, abarca las dos categorías principales de estructuras robóticas: cadenas cerradas y abiertas. Las estructuras de cadena abierta consisten en una serie de enlaces conectados con un extremo fijo, similar a un brazo mecánico; mientras que las estructuras de cadena cerrada suelen adoptar un diseño anular con ambos extremos fijos.

Por lo tanto, la TangiGlove de cadena abierta se asemeja a un exoesqueleto, que puede proporcionar retroalimentación de rigidez al usuario. Al mismo tiempo, la TangiBall de cadena cerrada cuenta con cuatro Digits conectados, que además de proporcionar retroalimentación de rigidez, puede presentar hasta ocho formas diferentes, desde cubos hasta esferas. Ambos dispositivos pueden generar vibraciones.

Además del diseño modular, el marco Digits destaca por su enfoque en la impulsión neumática (aire comprimido), un área subexplorada en el campo de la robótica para experiencias táctiles personalizadas. Para llenar este vacío, los científicos extendieron el software de robótica de código abierto Feelix, permitiendo a los usuarios crear perfiles de interacción táctil neumática personalizados. Un sistema basado en aprendizaje automático puede detectar cambios causados por el tacto en los módulos Digits y crear interacciones inteligentes e intuitivas completamente nuevas, sin necesidad de codificación.

El equipo ya planea desarrollar el potencial de rehabilitación de esta tecnología mediante evaluaciones de escenarios terapéuticos y usabilidad a largo plazo. También están explorando aplicaciones más amplias a través de nuevas configuraciones, especialmente aquellas que aprovechan la capacidad del dispositivo para cambiar rápidamente entre diferentes tamaños, formas y durezas, un requisito previo para interacciones en tiempo real en entornos virtuales y de realidad aumentada.

"Desarrollamos los módulos Digits con el objetivo de redefinir la interacción humano-máquina mediante robots reconfigurables que pueden ajustar su forma, rigidez y retroalimentación táctil. Esta adaptabilidad puede ofrecer a cada persona realidades virtuales más realistas, rehabilitaciones más efectivas y experiencias más ricas, independientemente de su tamaño corporal, capacidades o necesidades", enfatizó Paik.