La robotización de la sociedad avanza sin freno, gracias a avances como el nuevo sensor que detecta si una fruta está madura o si una botella es de plástico o de vidrio. Este dispositivo inalámbrico, flexible y de bajo coste, ha sido diseñado para incorporarse tanto a guantes como a dispositivos robóticos encargados de manipular productos de diferente naturaleza.
Estos sensores han sido fruto del trabajo de un equipo interdisciplinar de la Universidad de Chile, liderado por el estudiante de posgrado de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Nicolás Rosales-Cuello. “Partimos desarrollando electrodos flexibles y biocompatibles para generar sensores capacitivos, y en ese proceso descubrimos que el mismo sensor tenía un excelente comportamiento triboeléctrico. Así nació este sensor dual, que sensa con dos principios distintos”, explica el Profesor Titular del Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales, de FCFM, Humberto Palza.
Cómo este sensor detecta si una fruta está madura o si se trata de una botella de plástico
La capacidad de este sensor para detectar si una fruta está madura o el material con que está hecho un envase se debe a un dispositivo dual capacitivo y triboeléctrico fabricado completamente con polímeros, que le permite analizar la presión y el peso del objeto manipulado.
“El sensor puede distinguir si una superficie es de madera, vidrio, metal o incluso cáscara de naranja. Eso tiene muchas implicaciones para el desarrollo de prótesis, robótica blanda y tecnologías portables”, destaca el profesor Palza. También se está explorando su uso en kinesiología, cadenas de frío en alimentos y monitoreo agrícola, como la detección del estado de madurez de frutas.
De qué está hecho el nuevo dispositivo
El dispositivo está compuesto totalmente por PDMS (un polímero similar a la silicona) mezclado con grasa de carbono y nanotubos de carbono, tiene la ventaja de ser barato, liviano, procesable en condiciones simples y con excelente biocompatibilidad, lo que facilita su uso en contacto con el cuerpo humano. A diferencia de otros sensores que requieren materiales metálicos rígidos y procesos complejos, este se puede fabricar en un laboratorio estándar.
Finalmente, el equipo incorporó un microcontrolador Arduino que permite transmitir los datos en tiempo real a un celular, sin necesidad de cables ni sistemas sofisticados. “Yo antes pensaba que la transmisión inalámbrica era ciencia ficción, pero gracias a esta colaboración con Ingeniería Eléctrica y Electrónica, lo logramos”, comenta Palza.
Qué aplicaciones puede tener este sensor para guantes y robots
Una de las primeras aplicaciones de este sensor fue la creación de un guante inteligente, capaz de detectar fuerza, por ejemplo cuánto pesa un objeto al levantarlo, y también de qué material está hecho, gracias a las cargas eléctricas que se generan por la fricción entre el sensor y el objeto al tocarse.
Este fenómeno, conocido como triboelectricidad, es el mismo que hace que un globo frotado con el pelo lo haga levantarse. Pero aplicado en este sensor, permite una función completamente nueva: reconocer texturas y materiales.
Uno de los aspectos más innovadores del sensor desarrollado por el equipo es su capacidad para enviar los datos capturados de manera inalámbrica y en tiempo real directamente a un teléfono celular, gracias a un microcontrolador Arduino incorporado. Esto permite obtener información precisa y constante sin necesidad de cables ni equipos sofisticados.
La importancia de este avance radica en que hoy nos encontramos plenamente en la “era de los sensores”, explica Humberto Palza, ya que la inteligencia artificial, el internet de las cosas y otras tecnologías emergentes requieren grandes cantidades de datos para operar y tomar decisiones inteligentes. “Todo el mundo necesita información, y esa información empieza en un sensor”, afirma el investigador de la U. de Chile. De esta forma, los sensores cobran una relevancia cada vez mayor al ser los encargados de proveer constantemente datos para alimentar sistemas inteligentes, desde asistentes virtuales hasta robots médicos o sistemas de monitoreo agrícola.
Las características técnicas del sensor se describen en el artículo Sensores duales totalmente de PDMS, capacitivos y triboeléctricos, para detección inalámbrica de deformación, presión y tipo de material, publicado recientemente en la prestigiosa revista científica Sensors and Actuators: A. Physical.
Actualmente, el equipo está buscando financiamiento para avanzar en nuevas aplicaciones y escalar el desarrollo, en colaboración con áreas como la ingeniería en alimentos y el procesamiento avanzado de datos. Este potencial tecnológico abre múltiples posibilidades en campos como la robótica, las prótesis inteligentes, la medicina preventiva, la agricultura inteligente y el monitoreo remoto, consolidando así a los sensores como una pieza clave en el desarrollo tecnológico actual y futuro.
