¿Qué son los Sensores Táctiles?
Los Sensores Táctiles son sensores que imitan el sentido humano del tacto.
El dispositivo sensorial utilizado es un sensor que convierte la presión y la vibración de la superficie de contacto en una señal eléctrica, y se están realizando diversos esfuerzos tecnológicos, incluidos los que giran en torno a la tecnología de sensores, para imitar el funcionamiento de este sensor al sentido del tacto humano. Además, los Sensores Táctiles integran múltiples informaciones, como la sensibilidad a la temperatura, y algunos son capaces de estimar la textura de los objetos sensibles.
La sensación táctil es esencial para el desarrollo de la tecnología robótica, no sólo para evaluar las propiedades y texturas de los objetos, sino también porque desempeña un papel importante en movimientos humanos básicos, como agarrar objetos con la fuerza adecuada y escribir con un bolígrafo en la mano.
Usos de los Sensores Táctiles
Los Sensores Táctiles se utilizan en diagnósticos médicos y robótica, así como en aplicaciones industriales.
Últimamente, sin embargo, también hay mucha expectación por las aplicaciones en el campo de los espacios de juego y el metaverso, tipificados por la Realidad Virtual (RV), nombre genérico de la tecnología háptica.
1. aplicaciones médicas de los Sensores Táctiles
La capacidad de evaluar la dureza de un objeto permite detectar con gran sensibilidad la presencia de “bultos” originados por el cáncer de mama y de próstata, lo que contribuye a la detección precoz del cáncer. También puede utilizarse para la evaluación cuantitativa de la dermatitis y la xerodermia mediante la evaluación de la rugosidad resultante de la aspereza de la superficie.
2. aplicaciones de Sensores Táctiles en Robótica
En robótica, el desarrollo de sensores que imitan los dedos proporciona información para ajustar la fuerza de agarre como sensores para manos robóticas.
3. aplicaciones industriales de los Sensores Táctiles
En la industria, la monitorización de la textura de los productos puede ser útil para el control de calidad.
4. Háptica para RV
En el mundo de la RV (Realidad Virtual), ya se han comercializado gafas para 3D, y se está trabajando en aplicaciones para reproducir un mundo más realista en la RV acoplando trajes y guantes a esta e instalando Sensores Táctiles. Principio de los sensores táctiles
Principio de los Sensores Táctiles
Los Sensores Táctiles utilizan diversos fenómenos físicos para convertir las fuerzas de contacto sobre los objetos en magnitudes eléctricas y consisten principalmente en dispositivos de conversión (sensores: elementos). Estas señales eléctricas se analizan mediante circuitos de procesamiento de señales e información. En principio, en estos sensores pueden emplearse diversas modalidades de detección.
Por ejemplo, un método consiste en detectar la capacitancia electrostática debida a los cambios provocados por la aplicación de presión en un espacio conductivo intercalado. Dependiendo de la aplicación, los elementos cerámicos piezoeléctricos (PZT: titanato de circonato de plomo) suelen utilizarse como elementos sensores en muchos casos. Los elementos cerámicos piezoeléctricos, también conocidos como elementos piezoeléctricos, producen un cambio de tensión cuando se aplica presión. Esto se denomina efecto piezoeléctrico.
La disposición de los iones en el cristal sólido de un elemento piezoeléctrico cambia con la aplicación de presión, lo que da lugar a un fenómeno denominado polarización eléctrica, en el que un extremo del cristal se carga con electricidad positiva y el otro con electricidad negativa. La información sobre la presión y la frecuencia de vibración se convierte en señales eléctricas mediante el elemento piezoeléctrico, que a su vez pueden convertirse en información táctil a través de los respectivos circuitos de procesamiento analógico y digital que comprenden los ASIC y otros dispositivos.
Además, como principio óptico, la posición de contacto de un objeto en la superficie del sensor puede captarse detectando cambios en la luz dispersada en la guía de ondas de luz del interior del sensor.
Más información sobre Sensores Táctiles
1. mercado de Sensores Táctiles
Se espera que el tamaño del mercado de Sensores Táctiles alcance los 16.083,8 millones de USD en 2025, frente a los 8.204,9 millones de USD en 2019. (Referencia: Mercado de Sensores Táctiles (2020-2025))
Los Sensores Táctiles son un elemento clave para apoyar el desarrollo de robots que puedan trabajar con humanos. Por ejemplo, en el MIT de Estados Unidos se está desarrollando un robot llamado RoCycle, en el que se están integrando Sensores Táctiles que identifican materiales en la mano del robot para permitirle reconocer y clasificar papel, plástico y metal.
En la Universidad Tecnológica de Pohang (Corea del Sur) se está desarrollando un sensor de huellas dactilares humanas que utiliza nanosondas y otros materiales para detectar presiones y vibraciones diminutas. Como resultado del desarrollo, la información obtenida del Sensores Táctiles se analizó mediante aprendizaje automático y se anunció que se podían distinguir ocho tipos de fibras con una precisión del 99,8%. A medida que mejore la precisión de los Sensores Táctiles, se espera que aumente la demanda, sobre todo en la industria robótica.
2. Sensores Táctiles MEMS
Los MEMS (sistemas microelectromecánicos) son dispositivos en los que sensores, circuitos electrónicos, etc. se integran en un sustrato mediante tecnología de microfabricación.
En los últimos años, los Sensores Táctiles ultrasensibles que utilizan la tecnología MEMS han llamado la atención.
- Haga clic aquí para ver los resultados de las investigaciones del Laboratorio Takao de la Universidad de Kagawa.
3. expansión en el campo de la háptica
No sólo en el mundo de la RV, la Háptica también se está abriendo camino en diversos campos familiares. Algunos ejemplos son los botones de inicio de las pantallas de los smartphones, los sistemas de navegación de los paneles de instrumentos de los vehículos eléctricos, los lápices ópticos para la autenticación electrónica y los teclados de los PC.
En estos campos, es crucial para la tecnología háptica que los sensores Táctiles sean compactos, ligeros, finos y realistas. Por ello, los fabricantes se esfuerzan por desarrollar tecnología MEMS de vanguardia, tecnología de dispositivos piezoeléctricos y software de aplicación.