Pelle artificiale che replica il senso del tatto

Sviluppata una morbida pelle artificiale che fornisce un feedback tattile e, grazie a un sofisticato meccanismo di auto-rilevamento, ha il potenziale per adattarsi istantaneamente ai movimenti di chi la indossa. Le applicazioni per la nuova tecnologia spaziano dalla riabilitazione medica alla realtà virtuale.

Proprio come i nostri sensi dell'udito e della visione, il nostro senso del tatto gioca un ruolo importante nel modo in cui percepiamo e interagiamo con il mondo che ci circonda. La tecnologia in grado di replicare il nostro senso del tatto - noto anche come feedback tattile - può migliorare notevolmente le interfacce uomo-computer e uomo-robot per applicazioni come la riabilitazione medica e la realtà virtuale.

Gli scienziati del Reconfigurable Robotics Lab (RRL) dell'EPFL, guidati dalla professoressa Jamie Paik, (1) del Laboratory for Soft Bioelectronic Interfaces (LSBI), e dalla dottoressa Stéphanie Lacour (2), della School of Engineering, si sono uniti per sviluppare una pelle artificiale morbida e flessibile in silicone e elettrodi. Entrambi i laboratori fanno parte del programma NCCR Robotics.

Il sistema di sensori e attuatori morbidi consente alla pelle artificiale di conformarsi esattamente alla forma del polso di chi lo indossa fornendo un feedback tattile sotto forma di pressione e vibrazione. I sensori misurano continuamente la deformazione della pelle in modo che il feedback tattile possa essere regolato in tempo reale per produrre un senso del tatto il più realistico possibile. Il lavoro degli scienziati è stato pubblicato su Soft Robotics. (3)

“Questa è la prima volta che abbiamo sviluppato una pelle artificiale interamente morbida in cui sono integrati sia i sensori che gli attuatori”, afferma il dottor Harshal Sonar, (4) autore principale dello studio. “Questo ci offre un controllo a circuito chiuso, il che significa che possiamo modulare con precisione e affidabilità la stimolazione vibratoria avvertita dall'utente. Questo è l'ideale per applicazioni indossabili, come per testare la propriocezione (cinestesia) di un paziente in applicazioni mediche”.

Haptics inserito tra strati di silicone

La pelle artificiale contiene attuatori pneumatici morbidi che formano uno strato di membrana che può essere gonfiato pompando aria al suo interno. Gli attuatori possono essere sintonizzati su pressioni e frequenze variabili (fino a 100 Hz o 100 impulsi al secondo). La pelle vibra quando lo strato di membrana viene gonfiato e sgonfiato rapidamente. Uno strato di sensore si trova sulla parte superiore dello strato di membrana e contiene elettrodi morbidi costituiti da una miscela di gallio solido liquido. Questi elettrodi misurano continuamente la deformazione della pelle e inviano i dati a un microcontrollore, che utilizza questo feedback per ottimizzare la sensazione trasmessa a chi lo indossa in risposta ai movimenti di chi lo indossa e ai cambiamenti di fattori esterni.

La pelle artificiale può essere allungata fino a quattro volte la sua lunghezza originale per un massimo di un milione di cicli. Ciò lo rende particolarmente attraente per una serie di applicazioni del mondo reale. Per ora gli scienziati l'hanno testato sulle dita degli utenti e stanno ancora apportando miglioramenti alla tecnologia.

“Il prossimo passo sarà lo sviluppo di un prototipo completamente indossabile per applicazioni in riabilitazione e realtà virtuale.”, afferma il dottor Harshal Sonar. “Il prototipo sarà anche testato in studi neuroscientifici, dove può essere utilizzato per stimolare il corpo umano mentre i ricercatori studiano l'attività cerebrale dinamica in esperimenti di risonanza magnetica”.

Riferimenti:

(1) Jamie Paik

(2) Stéphanie Lacour

(3) Closed-Loop Haptic Feedback Control Using a Self-Sensing Soft Pneumatic Actuator Skin

(4) Harshal Sonar

Descrizione foto: il sistema di sensori e attuatori morbidi della pelle consente alla pelle artificiale di conformarsi alla forma esatta del polso di chi la indossa. - Credit: EPFL.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Artificial skin could help rehabilitation and enhance virtual reality