Controle Tátil em Tempo Real
Conheça a mão robótica pneumática com controle tátil em tempo real
Por Gustavo Marinho | 20 de Dezembro de 2021
Atualmente no mundo existem cerca de 5 milhões de pessoas que sofreram amputação de membros superiores. Para auxiliar estas pessoas, tem crescido o número de neuropróteses comerciais, que são membros biônicos altamente articulados, projetados para detectar os sinais musculares residuais de um usuário e imitar roboticamente seus movimentos pretendidos.
Mas para utilizar essa alta tecnologia tem um preço, já que as neuropróteses podem custar dezenas de milhares de dólares e são construídas em torno de esqueletos de metal, com motores elétricos que podem ser pesados e rígidos.
Sumário
Mão Robótica Inflável
Recentemente engenheiros do MIT e da Universidade de Xangai projetaram uma mão neuroprotética macia, leve e potencialmente de baixo custo. Amputados que testaram o membro artificial realizaram atividades diárias, como fechar uma mala, servir uma caixa de suco e acariciar um gato, tão bem quanto – e em alguns casos até melhor – que aqueles com neuropróteses mais rígidas.
Os pesquisadores descobriram que a prótese, projetada com um sistema de feedback tátil, restaurou alguma sensação primitiva no membro residual de um voluntário. O novo design também é surpreendentemente durável, recuperando-se rapidamente após ser atingido por um martelo ou atropelado por um carro.
A prótese é composta por cinco dedos em forma de balão, cada um com segmentos de fibra, semelhantes aos ossos articulados em dedos reais. Os dedos dobrados estão conectados a uma “palma” impressa em 3D, em forma de mão humana.
Em vez de controlar cada dedo usando motores elétricos montados, como a maioria das neuropróteses, os pesquisadores usaram um sistema pneumático simples para inflar os dedos com precisão e dobrá-los em posições específicas. Este sistema, incluindo uma pequena bomba e válvulas, pode ser usado na cintura, reduzindo significativamente o peso da prótese.
Modelo em Software
Os pesquisadores desenvolveram um modelo em software para relacionar a posição desejada de um dedo à pressão correspondente que uma bomba teria que aplicar para atingir essa posição. Usando esse modelo, a equipe desenvolveu um controlador que direciona o sistema pneumático para inflar os dedos, em posições que imitam cinco apertos comuns, incluindo beliscar dois e três dedos juntos, fechar o punho e colocar a palma da mão.
O sistema pneumático recebe sinais de sensores EMG – sensores de eletromiografia que medem sinais elétricos gerados por neurônios motores para controlar os músculos. Os sensores são instalados na abertura da prótese, onde ela se conecta ao membro do usuário. Nesse arranjo, os sensores podem captar sinais de um membro residual, como quando um amputado imagina fechar o punho.
A equipe então usou um algoritmo existente que “decodifica” os sinais musculares e os relaciona a tipos comuns de preensão. Eles usaram esse algoritmo para programar o controlador para seu sistema pneumático. Quando um amputado se imagina, por exemplo, segurando uma taça de vinho, os sensores captam os sinais musculares residuais, que o controlador traduz em pressões correspondentes. A bomba então aplica essas pressões para inflar cada dedo e produzir a preensão pretendida do amputado.
Indo um passo adiante em seu design, os pesquisadores procuraram permitir o feedback tátil – um recurso que não é incorporado na maioria das neuropróteses comerciais. Para fazer isso, eles costuraram em cada dedo um sensor de pressão, que ao ser tocado ou apertado produz um sinal elétrico proporcional à pressão detectada. Cada sensor é conectado a um local específico no membro residual de um amputado, para que o usuário possa “sentir” quando o polegar da prótese é pressionado, por exemplo, contra o dedo indicador.
Testes e Resultados
Para testar a mão inflável, os pesquisadores recrutaram dois voluntários, cada um com amputações de membros superiores. Uma vez equipados com a neuroprótese, os voluntários aprenderam a usá-la contraindo repetidamente os músculos do braço enquanto imaginavam fazer cinco movimentos comuns.
Após completar este treinamento de 15 minutos, os voluntários foram solicitados a realizar uma série de testes padronizados para demonstrar força e destreza manual. Essas tarefas incluíam empilhar damas, virar páginas, escrever com caneta, levantar bolas pesadas e pegar objetos frágeis como morangos e pão. Eles repetiram os mesmos testes usando uma mão biônica mais rígida, disponível comercialmente, e descobriram que a prótese inflável era tão boa, ou até melhor, na maioria das tarefas, em comparação com sua contraparte rígida.
Um voluntário também foi capaz de usar intuitivamente a prótese macia em atividades diárias, por exemplo, para comer alimentos como bolachas, bolo e maçãs, e para manusear objetos e ferramentas, como laptops, garrafas, martelos e alicates. Esse voluntário também pode manipular com segurança a prótese mole, por exemplo, apertar a mão de alguém, tocar uma flor e acariciar um gato.
A equipe analisa esses experimentos como um sinal promissor de que os amputados podem recuperar uma forma de sensação e controle em tempo real com a mão inflável.
Você pode gostar de:
SIGA NOSSAS REDES SOCIAIS
NOVIDADES DO SITE
FIQUE ATUALIZADO
