Un equipo de científicos ha logrado desarrollar un sensor bioinspirado en los peces eléctricos, específicamente en los mormíridos, una familia de peces africanos conocidos por su capacidad para detectar objetos mediante campos eléctricos. Esta investigación mejoraría las ramas de la robótica, la biotecnología y las prótesis inteligentes, al permitir detectar objetos sin necesidad de visión artificial.
El origen y desarrollo del sensor bioinspirado
El sensor desarrollado por investigadores de la City University de Hong Kong se basa en el principio de la capacitancia, un fenómeno que permite la detección de objetos mediante el cambio en los campos eléctricos. Al igual que los mormíridos, que utilizan sus órganos bioeléctricos para lograr percibir la cercanía de objetos en aguas turbias o incluso enterrados en el barro, este dispositivo permite localizar objetos en un espacio tridimensional.
Este sensor tiene una estructura que integra dos capas principales: La primera actúa como transmisor, generando un campo eléctrico, y la segunda funciona como receptor, permitiendo la captación de cualquier interrupción del campo cuando un objeto se acerca. A través de este sistema, el sensor tiene la capacidad de determinar tanto la dirección como la distancia de los objetos, dejando como resultado, una localización detallada precisa en 3D.
La tecnología detrás de este sensor es fascinante: las capas de los electrodos están fabricadas a partir de un biogel, un material flexible y transparente que se imprime en ambos lados de un sustrato dieléctrico de polidimetilsiloxano (PDMS), un polímero comúnmente utilizado en aplicaciones biomédicas. Este diseño permite que el sensor sea extremadamente flexible, estirable y capaz de adaptarse a superficies irregulares, lo que lo hace ideal para aplicaciones en dispositivos portátiles o incluso en la piel electrónica.
Uno de los principales objetivos de la investigación, es la aplicación en prótesis inteligentes e interfaces hombre-máquina. Al ser tan flexible y ligero, puede adaptarse a la forma del cuerpo humano, suministrando una detección precisa de objetos cercanos sin depender de la visión artificial. Esto podría permitir un control más intuitivo de dispositivos, como el seguimiento de los movimientos de los dedos en interfaces virtuales o el control de robots de asistencia.
Por otra parte, el sistema de sensores desarrollado puede reconocer objetos y superficies en un rango de hasta 10 centímetros en el aire. No obstante, uno de los hechos impresionantes, es su rendimiento bajo el agua, donde el alcance se extiende hasta un metro, una capacidad para aplicaciones en lugares acuáticos o de alto nivel de humedad.
El sensor funciona mediante un controlador que se conecta a la matriz de sensores mediante cables de plata o cobre. Este controlador tiene varias funciones importantes, incluyendo la creación de la señal de activación para las capas de transmisión, la conversión de las señales analógicas a digitales, y el procesamiento de la información mediante un microcontrolador que envía los datos al dispositivo final, como un teléfono inteligente, a través de Bluetooth.
Ahora bien, entre los desafíos que presenta la tecnología, los investigadores detallaron lo siguiente. Por ejemplo, los objetos muy pequeños, de menos de 4 mm de diámetro, pueden no ser detectados con precisión, y el tiempo de respuesta puede verse afectado cuando los objetos superan los 8 mm de diámetro. Además, factores ambientales como la interferencia electromagnética pueden reducir la efectividad del sensor, especialmente cuando otras personas o dispositivos se encuentran cerca de él.
A pesar de estos desafíos, los investigadores continúan perfeccionando la tecnología, con la esperanza de que este sensor pueda abrir nuevas posibilidades en campos como la robótica de precisión, las interfaces de usuario avanzadas y la creación de dispositivos portátiles más inteligentes.
Los investigadores esperan que este sensor bioinspirado pueda llevar a la creación de una nueva generación de sensores portátiles que se integren de manera más natural en la vida cotidiana. Desde dispositivos para interfaces hombre-máquina hasta aplicaciones en la medicina, la capacidad de detectar objetos sin necesidad de verlos ni tocarlos podría cambiar la forma en que interactuamos con la tecnología, especialmente en áreas que requieren alta precisión y flexibilidad.
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Fuente y fotos: IEEE Spectrum
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