Sistema robótico de RV teleoperará robots para realizar pruebas con hisopos de COVID-19

Por el equipo editorial de LabMedica en español
Actualizado el 23 Feb 2022

Imagen: Sistema de interfaz Robótica hombre-máquina con RV desarrollado recientemente (Fotografía cortesía de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong)

Un sistema de interfaz hombre-máquina robótico (HMI) de realidad virtual (RV), recientemente desarrollado, puede teleoperar un robot para imitar las acciones del usuario para realizar tareas complicadas como las pruebas de hisopo para la COVID-19.

Un equipo de investigación codirigido por la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityU Hong Kong), desarrolló un sistema HMI innovador, que consta de una piel electrónica flexible de varias capas y proporciona retroalimentación tanto visual como háptica a los usuarios. El sistema puede teleoperar el robot para imitar las acciones del usuario de realizar tareas complicadas. Demuestra el potencial para realizar pruebas de hisopo para la COVID-19 y atender a pacientes con enfermedades infecciosas.

El sistema HMI vincula a los usuarios con la robótica o las computadoras y juega un papel importante en la robótica teleoperativa. Sin embargo, las HMI convencionales se basan en máquinas voluminosas, rígidas y costosas y la falta de información adecuada para los usuarios limita su aplicación para realizar tareas complicadas. El sistema HMI de circuito cerrado se basa en una electrónica suave integrada en la piel, que permite la captura inalámbrica de movimiento y la retroalimentación háptica a través de Bluetooth, Wi-Fi e Internet.

El sistema HMI avanzado, llamado Robotic VR, es una integración de RV visual, auditiva y háptica a través de la electrónica integrada en la piel. Utiliza un diseño de apilamiento multicapa, donde la capa inferior de silicona elastomérica del tono de la piel sirve como una interfaz adhesiva suave, que se puede montar en la piel y las articulaciones de los usuarios. Las capas están interconectadas con una colección de circuitos integrados a escala de chip y componentes de detección, que incluyen resistencias, condensadores, un módulo Bluetooth, una unidad de microcontrolador (MCU) y sensores suaves y actuadores desarrollados por el equipo.

Los sensores del sistema robótico de realidad virtual pueden detectar con exactitud y convertir el movimiento humano sutil en señales eléctricas, que son procesadas por la MCU y transmitidas de forma inalámbrica al robot objetivo. De esta manera, el usuario puede teleoperar el robot para imitar su movimiento y realizar tareas de forma remota. Los sensores de presión del robot pueden enviar señales de retroalimentación para controlar la intensidad de vibración de los actuadores hápticos a través del módulo Bluetooth, proporcionando así retroalimentación háptica al usuario. Luego, el usuario puede controlar y ajustar con precisión el movimiento del brazo del robot de acuerdo con la intensidad de la retroalimentación.

El sistema HMI admite tres métodos de transmisión inalámbrica: Bluetooth (hasta decenas de metros), Wi-Fi (hasta unos 100 metros) e Internet (en todo el mundo), que se pueden ajustar según las aplicaciones prácticas. El nuevo sistema es estirable y se puede montar firmemente sobre la piel humana e incluso en todo el cuerpo humano durante mucho tiempo. Además, la interfaz proporciona sistemas de retroalimentación háptica y visual, brindando una experiencia inmersiva para los usuarios. Los HMI podrían teleoperar varias máquinas. Con el diseño de circuito avanzado y características mecánicas excepcionales, el sistema HMI, recientemente inventado, tiene un gran potencial para aplicaciones en los campos de la ingeniería comercial y biomédica. Por ejemplo, se puede usar para conducir automóviles no tripulados de forma remota. Un usuario con una discapacidad manual puede manipular de forma remota un robot para transportar mercancías pesadas utilizando el sistema HMI. Los sensores conectados al usuario pueden monitorear y transmitir señales musculares para controlar el robot.

En el lado de la ingeniería biomédica, los médicos pueden controlar de forma remota los robots para realizar cirugías usando el sistema HMI con gafas de RV. Y los trabajadores médicos pueden manipular de forma remota el robot para cuidar a pacientes infecciosos o recolectar muestras biológicas, lo que reduce en gran medida el riesgo de infección. El equipo realizó experimentos para demostrar las aplicaciones potenciales del sistema, como el control remoto de la mano robótica para recolectar muestras de hisopos de garganta para las pruebas de COVID-19 y teleoperar robots humanoides para limpiar una habitación e incluso brindar atención al paciente. El equipo desarrolló un sistema de próxima generación para proporcionar la recolección robótica de pruebas de hisopos. Los investigadores esperan que el sistema HMI de nueva generación ayude a proporcionar un nuevo enfoque para conectar de forma inalámbrica a las personas con un robot o un personaje virtual en el metaverso.

“Este sistema flexible de interfaz hombre-máquina de nueva generación permite la robótica teleoperativa para realizar tareas complicadas”, dijo el Dr. Yu Xinge, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica (BME) de CityU.

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Universidad de la ciudad de Hong Kong