Se han empleado montajes experimentales sencillos, incluyendo matrices de sensores táctiles piezoresistivos, para reproducir los fenómenos de rodamiento y deslizamiento. Dichas señales experimentales nos han permitido estudiar las características dinámicas de las micro-vibracionesasociadas al deslizamiento, y optimizar así el diseño del sensor. Estos resultados también se han empleado con el fin de modelar el fenómeno del deslizamiento, modelo que ha sido utilizado como señales de entrada en las simulaciones eléctricas. El chip TPC16, un ASIC que contiene una matriz de 16 táctels o celdas de procesamiento, las cuales implementan la estrategia propuesta para la detección del deslizamiento, ha sido implementado, fabricado en una tecnología CMOS estándar y ampliamente testado. Se ha prestado especial atención al estudio de la influencia del procesamiento topográficamente localizado en esta aplicación, en este caso concreto el uso de una referencia local en cada nodo de procesamiento. Esta característica permite a la retina artificial ser capaz de detectar las características locales en imágenes con áreas muy diferentes en términos de condiciones de iluminación. En el campo táctil, esta estrategia permitiría informar del deslizamiento en tareas manipulativas (por ejemplo, tareas de agarrado) incluso cuando los objetos manipulados presentan diferentes formas y texturas. Los resultados experimentales confirman la eficacia de nuestro sistema táctil para detectar el deslizamiento, tal y como lo hemos modelado, así como su capacidad de discernir entre los fenómenos de deslizamiento y rodamiento. Adicionalmente, como estrategia alternativa, se ha estudiado la posibilidad de utilizar dispositivos auxiliares de acondicionamiento de señal, susceptibles de ser integrados en el mismo sustrato que el sensor táctil. Para ilustrar esta idea, se ha realizado el diseño y verificación de un interfaz de acondicionamiento y conversión analógico-digital de señales táctiles, basado en convertidores de tensión-frecuencia (VFCs), adecuado para ser integrado ¿como parte de un sensor de tacto avanzado¿ en el mismo cuerpo de los elementos sensores. Resultados de simulación ilustrando el funcionamiento de la arquitectura propuesta, que ratifican su viabilidad y las ventajas aportadas, son presentados y analizados. Como colofón, se esbozan ciertas ideas que se podrían aún investigar y explotar, con el fin de refinar el diseño y mejorar el rendimiento de los sistemas táctiles inteligentes propuestos. Por ejemplo, el uso de tecnologías MEMS o de técnicas thin film de deposición de materiales sensores resultan muy interesantes a la hora de realizar una integración completa de sistemas táctiles en un único chip. En el caso específico de sensores piezoresistivos, una especial atención a la morfología del material sensor utilizado puede jugar un papel importante, según la aplicación. Así, en el caso del sistema propuesto para detectar el deslizamiento, el uso de una superficie sensible tratada con un patrón determinado podría actuar como amplificador de las vibraciones a las frecuencias de interés, y podría por lo tanto mejorar el rendimiento de nuestra propuesta.

Este trabajo de investigación se ocupa de proponer posibles escenarios de aplicación y técnicas de diseño de sensores táctiles avanzados e inteligentes, capaces de satisfacer los exigentes requerimientos demandados por las novedosas aplicaciones que están emergiendo en dicho campo. El pre-procesamiento de la información táctil en el plano sensorial juega un papel clave en este tipo de aplicaciones, que involucran matrices de sensores densas, respuesta temporal rápida y una considerable complejidad computacional. Hoy en día, los sensores táctiles disponibles en el mercado suelen ser conjuntos de sensores pasivos, los cuales, por regla general, no implementan ningún procesamiento en chip. Sin embargo, recientes avances tecnológicos en este ámbito hacen ya posible la implementación de sensores inteligentes táctiles flexibles, capaces de abarcar una gran superficie, y que al mismo tiempo incorporan procesamiento local. La estrategia principal que hemos explorado, con el fin de incluir los circuitos propuestos u otros equivalentes como parte de sensores táctiles inteligentes, se basa en circuitos integrados que actúan como coprocesadores táctiles, que permiten realizar procesamiento de datos específico según una determinada aplicación. En esta tesis, este concepto se ha empleado para realizar el diseño e implementación física de un sensor de tacto inteligente basado en materiales piezoresistivos, que incorpora además un circuito integrado ASIC como coprocesador, diseñado con el objetivo de detectar el deslizamiento de objetos durante tareas manipulativas, empleando a tal fin técnicas de procesamiento de la información inspiradas en estructuras biológicas presentes en la piel y en la retina.

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