Gli scienziati dell'EPFL hanno sviluppato 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 lo indossa. Le applicazioni della nuova tecnologia vanno dalla riabilitazione medica alla realtà virtuale. La pelle artificiale potrebbe aiutare la riabilitazione e migliorare la realtà virtuale.

Proprio come i nostri sensi dell'udito e della vista, il nostro senso del tatto gioca un ruolo importante nel modo in cui percepiamo e interagiamo con il mondo che ci circonda. E 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.

Scienziati del Reconfigurable Robotics Lab (RRL) dell'EPFL, guidato da Jamie Paik, e Laboratorio per Interfacce Bioelettroniche Soft (LSBI), diretto da Stéphanie Lacour presso la Scuola di Ingegneria, hanno unito le forze per sviluppare un soft, pelle artificiale flessibile in silicone ed elettrodi. Entrambi i laboratori fanno parte del programma NCCR Robotics.

Il sistema di sensori e attuatori morbidi della pelle consente alla pelle artificiale di adattarsi alla forma esatta del polso di chi la indossa, Per esempio, e fornire un feedback tattile sotto forma di pressione e vibrazione. I sensori di deformazione 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 appena pubblicato su Soft Robotics.

"Questa è la prima volta che sviluppiamo una pelle artificiale completamente morbida in cui sono integrati sia i sensori che gli attuatori, "dice Harshal Sonar, l'autore principale dello studio. "Questo ci dà il controllo a circuito chiuso, il che significa che possiamo modulare in modo accurato e affidabile la stimolazione vibratoria percepita dall'utente. Questo è l'ideale per le applicazioni indossabili, come per testare la propriocezione di un paziente nelle applicazioni mediche."

Haptics racchiuso tra strati di silicone

La pelle artificiale contiene attuatori pneumatici morbidi che formano uno strato di membrana che può essere gonfiato pompandovi aria. Gli attuatori possono essere tarati 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 sopra lo strato di membrana e contiene elettrodi morbidi costituiti da una miscela di gallio liquido-solido. Questi elettrodi misurano continuamente la deformazione della pelle e inviano i dati a un microcontrollore, che utilizza questo feedback per mettere a punto la sensazione trasmessa a chi lo indossa in risposta ai movimenti di chi lo indossa e ai cambiamenti dei 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 lo 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 e aumentata, " dice Sonar. "Il prototipo sarà testato anche in studi neuroscientifici, dove può essere usato per stimolare il corpo umano mentre i ricercatori studiano l'attività dinamica del cervello in esperimenti di risonanza magnetica".