Robótica

USP vai desenvolver exoesqueleto robótico biomimético

Agência Fapesp - 20/04/2011

Exoesqueleto

Para uma pessoa sem limitações físicas, levar alimentos ou um copo d'água à boca pode ser uma tarefa banal.

Mas, para quem não possui os movimentos dos braços, essa ação aparentemente simples implica uma mudança radical de vida, que pode ser traduzida em mais independência, entre outros benefícios.

Para possibilitar que, no futuro, pessoas com deficiências motoras possam ter ou recuperar habilidades como essa, pesquisadores da Escola Politécnica (Poli) da Universidade de São Paulo (USP) iniciaram o projeto de pesquisa para o desenvolvimento de um exoesqueleto robótico biomimético".

O objetivo do projeto é estudar o controle motor do braço por meio de um dispositivo robótico que simula as funções do membro humano.

Prótese e órtese robotizadas

A partir da compreensão do controle motor de movimentos como ingerir alimentos, os cientistas pretendem desenvolver um exoesqueleto robótico - uma prótese com tecnologias robóticas - capaz de amplificar o movimento de pacientes que apresentam alguma contração muscular, mas que não conseguem fazer movimentos com o braço.

Ou impor movimentos predefinidos a pessoas que não tenham nenhuma capacidade de contração muscular.

"O objetivo é desenvolver um exoesqueleto para aplicar movimentos similares ao de um braço humano em uma órtese", disse o coordenador do projeto, Arturo Forner Cordero, do Laboratório de Biomecatrônica do Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos da Poli.

Órtese é um dispositivo externo aplicado ao corpo para modificar os aspectos funcionais ou estruturais do sistema neuromusculoesquelético.

Exoesqueleto robótico de braço

Para testar o conceito, o grupo desenvolveu um protótipo de um exoesqueleto robótico de braço, capaz de aplicar força sobre o cotovelo.

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Nos próximos meses, pretendem produzir outro exoesqueleto que também seja capaz de aplicar movimentos sobre o ombro e pulso, para estudar o controle motor do braço.

Ao integrar o dispositivo a um sistema de eletromiografia (EMG) e outro de representação visual, os pesquisadores esperam obter informações sobre diferentes níveis de controle do sistema motor humano, como a modulação de reflexos e a integração de informações sensoriais.

Esperam também, por meio de parcerias com centros de medicina e associações que lidam com a aplicação de órteses em deficientes físicos, desenvolver próteses capazes de reproduzir os movimentos do braço humano.

"Hoje, o comportamento de um braço robótico é muito diferente de um braço humano. Nossa ideia é desenvolver próteses, alimentadas por baterias elétricas, que mimetizem o mais próximo possível os movimentos e as funções do braço humano", explicou Cordero.

Próteses e órteses ativas

Segundo o pesquisador, atualmente a maioria das órteses e próteses utilizadas por pessoas com deficiências físicas são passivas, ou seja, têm maior finalidade estética. Mas, nos últimos anos, começaram a ser desenvolvidos sistemas ativos, como os exoesqueletos.

Entre os fatores que Cordero atribui ao aumento do interesse pelo desenvolvimento estão o aumento da expectativa de vida das pessoas com deficiência física, o desenvolvimento da robótica e o interesse militar na tecnologia de exoesqueletos.

Nos anos 1990, a Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos, iniciou a construção de exoesqueletos para aumentar as capacidades físicas dos soldados das Forças Armadas norte-americanas.

O Japão desenvolveu o HAL-5, um exoesqueleto de corpo inteiro projetado para que idosos e pessoas com deficiência motora caminhem, subam escadas e realizem atividades diárias.

E, no início de 2006, foi iniciado na Europa o projeto Enhanced Sensory Bipedal Rehabilitation Robot (ESBiRRO), do qual Cordero participou, para o desenvolvimento de um robô bípede e um exoesqueleto de membro inferior com atuação no quadril.

Biomecatrônica

Na Poli/USP, o projeto de desenvolvimento do exoesqueleto de braço iniciará as atividades do Laboratório de Biomecatrônica, voltado para realizar estudos neuromotores auxiliados por exoesqueleto. "O laboratório será um dos primeiros do gênero voltados para o desenvolvimento de exoesqueleto no Brasil", disse Cordero.

Além do exoesqueleto de braço, os pesquisadores brasileiros também estão realizando outro projeto, financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), para criar um exoesqueleto para perna que, segundo Cordero, apresenta um desafio científico para ser construído menor do que o exoesqueleto de braço.

"Normalmente, o controle motor das pernas é muito mais definido do que os braços. Enquanto as pernas permitem caminhar, correr, descer e subir escadas, entre outras funções, os braços fazem muito mais ações diferentes, e isso é uma complicação adicional", disse.