Investigadores de la Universidad Johns Hopkins han creado una mejor prótesis de mano con un diseño híbrido que puede agarrar delicadamente una variedad de objetos con la cantidad justa de presión. Los apéndices del robot combinan componentes rígidos y flexibles para imitar la estructura natural de la mano humana, así como una serie de sensores y sistemas que proporcionan retroalimentación a los nervios del usuario.
En experimentos, recogió y manipuló con éxito 15 objetos diferentes, incluidos delicados animales de peluche, cajas de cartón, piñas, botellas de agua de metal e incluso un endeble vaso de plástico lleno de agua, sin abollarlos ni dañarlos.
"Queremos permitir que las personas a las que les faltan extremidades superiores interactúen de forma segura y libre con su entorno y sientan y abracen a sus seres queridos sin miedo a hacerles daño", explica Sriramana Sankar, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica que dirigió el proyecto de investigación. Sankar presentó los hallazgos en el artículo de su primer autor, publicado esta semana en Science Advances.
El dispositivo protésico se parece mucho a una mano humana, con sus dedos de cinco articulaciones hechos de un polímero suave y gomoso y un esqueleto impreso en 3D. Tres capas de sensores táctiles bioinspirados le permiten captar y diferenciar correctamente varios objetos. Las articulaciones de los dedos están llenas de aire y controladas por los músculos del antebrazo.
"La información sensorial de los dedos se traduce al lenguaje neuronal, proporcionando retroalimentación sensorial natural a través de la estimulación nerviosa eléctrica", dijo Sankar. "Esto se debe a un algoritmo de aprendizaje automático que concentra las señales de los sensores y luego las transmite a los nervios del cuerpo del usuario, de forma similar a otras prótesis".
Estas señales cierran la brecha entre el cerebro y los nervios, permitiendo que la mano responda a lo que toca. Este sistema hace que el uso del robot sea más intuitivo y más parecido a una mano de robot real que productos similares que hemos visto antes.
Actualmente, las manos robóticas se pueden controlar mediante señales mioeléctricas, y las personas con pérdida de extremidades superiores suelen utilizar señales mioeléctricas para controlar las prótesis de manos mioeléctricas. Un dispositivo controlado por gestos de 150 dólares llamado MyoArmband recopila y clasifica señales mioeléctricas, luego envía la posición de la mano a un microcontrolador Arduino, que acciona neumáticamente la mano robótica.
"Si estás sosteniendo una taza de café, ¿cómo sabes que la vas a dejar caer?" dijo el líder del estudio Nitish Thakor. "Tus palmas y yemas de los dedos envían señales a tu cerebro de que la taza se está resbalando". Nuestro sistema está inspirado en los nervios: está modelado a partir de los receptores táctiles de la mano, que generan información similar a los nervios para que el "cerebro" de la prótesis, o su computadora, pueda entender si algo está caliente o frío, suave o duro, o si se escapa de la empuñadura. "
Este es un paso adelante con respecto a esfuerzos anteriores que hemos visto en el desarrollo de prótesis. El año pasado, científicos italianos demostraron una forma de detectar la temperatura de los objetos que toca una mano protésica. Y ya en 2021, un proyecto conjunto entre el MIT y la Universidad Jiao Tong de Shanghai demostró una prótesis de mano que puede inflar con precisión dedos individuales hechos de elastómero suave para agarrar objetos y proporcionar retroalimentación táctil.
La nueva tecnología podría proporcionar a los amputados prótesis más precisas y de sensación natural, y permitir que los robots humanoides manejen con mayor destreza artículos delicados en el hogar y construyan más robots en las líneas de ensamblaje.
El equipo continuará desarrollando el dispositivo, explorando agregar un agarre más fuerte, más sensores y materiales de mayor calidad.