Sensores Tactiles

SENSORES TACTILES ARTIFICIALES
1 INTRODUCCIÓN
Desde hace tiempo, muchas han sido las soluciones planteadas para dotar a los sistemas robot de capacidad para medir sensaciones de presión, fuerza, vibración, deslizamiento, posición, etc, siendo ésta una asignatura todavía pendiente. Un dispositivo sensor que permita medir todos estos efectos de una forma eficaz, será aquél que emule, en mayormedida, el comportamiento del sistema receptor táctil humano.
El sistema humano, dispone de una serie de mecanismos nerviosos que se encargan de recoger la información sensorial generada en los diferentes receptores del cuerpo. Estos mecanismos denominados sentidos somáticos, son capaces de detectar y estimar, entre otras, las sensaciones táctiles y de posición en el tejido corporal.
Este trabajoanaliza los tipos de receptores táctiles presentes en el cuerpo humano, sus propiedades y su respuesta frente a diferentes tipos de estímulo.
Esto permite establecer una comparación con los sensores de fuerza empleados en determinados campos de la robótica de agarre y manipulación, avanzando hacia diseños de sensores integrados artificiales que emulen el comportamiento del sistema sensorialhumano.
2 FISIOLOGÍA DE LOS SENTIDOS
Cada parte del cuerpo humano, está representada internamente en el cerebro, proporcionalmente a su importancia en la percepción sensorial. Los sentidos somáticos del sistema humano, se pueden encuadrar en tres grandes grupos:
Sentidos Mecanorreceptores: Incluyen las sensaciones Táctiles (Tacto, Presión, Vibración) y de Posición: Estática, de Movimiento.Sentidos Termorreceptores: Incluyen las sensaciones de Frío y Calor.
Sentidos del Dolor: Incluyen las sensaciones que dañen los tejidos del cuerpo.
Estas tres sensaciones táctiles tienen su origen en tres tipos de estímulos diferentes:
Tacto: Se debe al estímulo de los receptores táctiles en la piel o tejido situado inmediatamente debajo de ella.
Presión: Es el resultado de la deformación de lostejidos más profundos.
Vibración: Se debe a estímulos que se repiten con rapidez.
Gracias a este complejo sistema neuronal, se puede llegar a determinar de forma discriminada cualquier sensación somática. Algunas de las consecuencias de este efecto discriminatorio son:
Determinadas zonas de la piel son más sensibles que otras.
Es posible localizar un estímulo táctil en una determinada zona dela piel.
El sistema receptor humano es más sensible a las bajas frecuencias de un estímulo vibratorio.
La sensibilidad al tacto es la capacidad para discriminar dos puntos próximos. Goodwin, en
[6], presenta unos resultados experimentales que establecen una resolución de 1,2 a 2,4 mm entre los centros de las celdas sensitivas más elementales de la piel.
Es posible diferenciar curvaturasde objetos en función del tacto. En [9], H. Liu concluye en que el sistema humano es capaz de discriminar, p.e., dos esferas cuyos radios de curvatura se diferencien en un 10%.
3 CARACTERIZACIÓN DE LAS SENSACIONES TÁCTILES
La capacidad del sistema humano para la recepción de las diferentes sensaciones táctiles, se debe a la existencia de unos 17.000 mecanorreceptores, clasificados en hasta 6grupos de receptores táctiles, dependiendo del tipo de piel considerado. Esta clasificación se realiza en función de su ubicación en los distintos tejidos de la piel y los diferentes corpúsculos sensitivos que lo componen. Muchos estudios han caracterizado estos grupos de receptores táctiles y su comportamiento biológico.
En [9] se describen estos grupos, para su aplicación a la robótica de agarre,utilizando sensores artificiales en los dedos de una mano robot. Existe una diferencia entre la respuesta al estímulo en zonas de piel glabra -sin vello- (recepción activa) y las zonas con vello (recepción pasiva).
La piel glabra, es el órgano que realiza la exploración táctil en el sistema humano. La piel con vello tiene una respuesta más pasiva a la recepción.
En este artículo, se...