Tendemos a considerar nosso senso de toque como garantido em ambientes cotidianos, mas évital para nossa capacidade de interagir com o ambiente. Imagine chegar na geladeira para pegar um ovo no caféda manha£. Amedida que seus dedos tocam sua casca, vocêpode dizer que o ovo estãofrio, que sua casca élisa e com que firmeza vocêprecisa agarra¡-lo para evitar esmaga¡-lo. Essas são habilidades com as quais os robôs, mesmo aqueles controlados diretamente por humanos, podem lutar.

Uma nova pele artificial desenvolvida na Caltech agora pode dar aos robôs a capacidade de sentir temperatura, pressão e atéprodutos químicos ta³xicos por meio de um simples toque.

Essa nova tecnologia de pele faz parte de uma plataforma roba³tica que integra a pele artificial com um braa§o roba³tico e sensores que se conectam a  pele humana . Um sistema de aprendizado de ma¡quina que interage com os dois permite que o usua¡rio humano controle o roba´ com seus pra³prios movimentos enquanto recebe feedback por meio de sua própria pele. A plataforma de detecção roba³tica multimodal, apelidada de M-Bot, foi desenvolvida no laboratório de Wei Gao, professor assistente de engenharia médica do Caltech, investigador do Heritage Medical Research Institute e Ronald e JoAnne Willens Scholar. O objetivo édar aos humanos um controle mais preciso sobre os robôs, além de proteger os humanos de possa­veis perigos.

“Os robôs modernos estãodesempenhando um papel cada vez mais importante na segurança, agricultura e manufatura”, diz Gao. "Podemos dar a esses robôs uma sensação de toque e temperatura? Tambanãm podemos fazaª-los sentir produtos químicos como explosivos e agentes nervosos ou riscos biola³gicos como bactanãrias e va­rus infecciosos? Estamos trabalhando nisso."

Uma comparação lado a lado de uma ma£o humana e uma ma£o roba³tica revela diferenças gritantes. Enquanto os dedos humanos são macios, macios e carnudos, os dedos robóticos tendem a ser duros, meta¡licos, pla¡sticos ou emborrachados. A pele para impressão desenvolvida no laboratório de Gao éum hidrogel gelatinoso e torna as pontas dos dedos do roba´ muito mais parecidas com as nossas.

Embutidos nesse hidrogel estãoos sensores que da£o a  pele artificial a capacidade de detectar o mundo ao seu redor. Esses sensores são literalmente impressos na pele da mesma forma que uma impressora jato de tinta aplica texto a uma folha de papel.

“A impressão a jato de tinta tem esse cartucho que ejeta gota­culas, e essas gota­culas são uma solução de tinta, mas podem ser uma solução que desenvolvemos em vez de tinta comum”, diz Gao. "Desenvolvemos uma variedade de tintas de nanomateriais para nosmesmos."

Depois de imprimir um andaime de fios de nanoparta­culas de prata, os pesquisadores podem imprimir camadas de sensores em escala micromanãtrica que podem ser projetados para detectar uma variedade de coisas. O fato de os sensores serem impressos torna mais rápido e fa¡cil para o laboratório projetar e testar novos tipos de sensores.

"Quando queremos detectar um determinado composto, garantimos que o sensor tenha uma alta resposta eletroquímica a esse composto", diz Gao. "Grafeno impregnado com platina

detecta o explosivo TNT de forma muito rápida e seletiva. Para um va­rus, estamos imprimindo nanotubos de carbono, que tem uma área desuperfÍcie muito alta, e anexando anticorpos para o va­rus a eles. Tudo isso pode ser produzido em massa e escala¡vel."

A equipe de Gao acoplou essa skin a um sistema interativo que permite que um usua¡rio humano controle o roba´ por meio de seus pra³prios movimentos musculares, ao mesmo tempo em que recebe feedback da própria pele do usua¡rio a partir da pele do roba´.

Esta parte do sistema faz uso de pea§as impressas adicionais osneste caso, eletrodos presos ao antebraa§o do operador humano . Os eletrodos são semelhantes aos usados ​​para medir as ondas cerebrais, mas são posicionados para detectar os sinais elanãtricos gerados pelos maºsculos do operador a  medida que movem a ma£o e o pulso. Um simples movimento do pulso humano diz ao braa§o roba³tico para se mover para cima ou para baixo, e um aperto ou abertura dos dedos humanos provoca uma ação semelhante da ma£o roba³tica.

“Usamos o aprendizado de ma¡quina para converter esses sinais em gestos para controle roba³tico”, diz Gao. "Treinamos o modelo em seis gestos diferentes."

O sistema também fornece feedback para a pele humana na forma de uma estimulação elanãtrica muito suave. Trazendo de volta o exemplo de pegar um ovo, se o operador segurasse o ovo com muita força com a ma£o roba³tica e corresse o risco de esmagar sua casca, o sistema alertaria o operador atravanãs do que Gao descreve como "um pequeno formigamento" para a pele do operador.

Gao espera que o sistema encontre aplicações em tudo, desde agricultura atésegurança e proteção ambiental, permitindo que os operadores de robôs "sintam" quanto pesticida estãosendo aplicado em um campo de cultivo, se uma mochila suspeita deixada em um aeroporto tem vesta­gios de explosivos nele, ou a localização de uma fonte de poluição em um rio. Primeiro, poranãm, ele quer fazer algumas melhorias.

"Acho que mostramos uma prova de conceito", diz ele. "Mas queremos melhorar a estabilidade dessa capa roba³tica para que ela dure mais. Ao otimizar novas tintas e novos materiais, esperamos que ela possa ser usada para diferentes tipos de detecções direcionadas. Queremos coloca¡-la em robôs mais poderosos e tornar eles mais espertos, mais inteligentes."

O artigo que descreve a pesquisa, intitulado “All-printed soft human-machine interface for robotic physicochemical sensing”, aparece na edição de 1º de junho da Science Robotics .