A resposta aos problemas de mobilidade poderia um dia ser tão fácil quanto calçar um par de calças? Uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor da Universidade de Bristol, Jonathan Rossiter, revelou recentemente um protótipo de calças robóticas que, esperam, poderia ajudar algumas pessoas com deficiência a andarem sem outra assistência.
Como um engenheiro que pesquisa maneiras de ajudar pessoas com lesões na coluna vertebral a mover seus membros novamente, estou ciente de como a perda de mobilidade pode afetar a qualidade de vida de uma pessoa e como a restauração desse movimento pode ajudar. Dado o número impressionante de pessoas com deficiência (mais de 6, 5 milhões de pessoas com problemas de mobilidade apenas no Reino Unido) e o envelhecimento da nossa população, os dispositivos que melhoram a mobilidade podem ajudar um grande segmento da população.
No entanto, apesar de 50 anos de pesquisa, esse tipo de tecnologia raramente foi adotado fora do laboratório. Então, o desenvolvimento de novas calças robóticas está em curso para finalmente levar uma tecnologia de mobilidade funcional para o lar?
Ao contrário do dispositivo robótico rígido do filme animado de Wallace and Gromit, The Wrong Trousers, as novas chamadas “Calças direitas” usam músculos artificiais suaves para criar movimento, bem como aproveitar os músculos reais do usuário. Estes imitam os músculos humanos ao produzir uma força simplesmente tornando-se mais curtos e puxando as duas extremidades.
Juntando vários músculos artificiais, as calças auxiliares podem mover uma articulação como o joelho e ajudar o usuário com movimentos como se levantar de uma cadeira. Como os músculos artificiais são elásticos e macios, são mais seguros que os motores tradicionais usados em exoesqueletos robóticos rígidos que, embora poderosos, são rígidos e desconfortáveis.
Os pesquisadores apresentaram várias idéias diferentes sobre como encurtar os músculos artificiais e criar movimento. Um projeto adapta o conceito de músculos do ar, que são efetivamente balões que se expandem para os lados e encurtam de comprimento à medida que se enchem de ar.
Outro projeto proposto usa eletricidade para encurtar um músculo artificial feito de um gel colocado entre duas placas de cobre. O gel é atraído para áreas de alta voltagem elétrica. Assim, criar duas voltagens diferentes nas placas força o gel a encolher em torno de uma delas, aproximando-as e encurtando o músculo.
Outra tecnologia integrada nas calças auxiliares é a estimulação elétrica funcional (FES). Os eletrodos entrelaçados nas calças estrategicamente localizados sobre os músculos podem enviar impulsos elétricos especialmente projetados para o corpo, para sequestrar o canal de comunicação entre o cérebro e os músculos e comandar diretamente os músculos para se contraírem. Usando os músculos existentes e contornando o cérebro, as calças auxiliares podem até mesmo comandar os músculos que os usuários podem ter dificuldade de usar por conta própria (por exemplo, devido a um derrame).
As calças também podem ajudar os usuários que lutam para ficar por qualquer período de tempo graças a joelheiras de plástico especialmente feitas que endurecem enquanto esfriam. O controle da temperatura das cintas permite que o joelho se mova ou trave em posição para manter em pé sem muito esforço necessário para os músculos (reais ou artificiais).
Outras características incluem um cinto automático, usando um mecanismo semelhante aos músculos do ar, para tornar mais fácil e seguro para colocar e tirar as calças.
Os pesquisadores sugerem a criação de um sistema eletrônico embarcado que receba informações sobre o movimento e o estado do usuário a partir de sensores embutidos nas calças e controle todos os sistemas para adequar os movimentos às necessidades do usuário. A eletrônica permitiria que os usuários controlassem seu movimento através de controles diretamente entrelaçados nas calças. O desafio será cronometrar o movimento dos músculos artificiais e a estimulação elétrica dos músculos reais em resposta à postura do usuário.
Desafios restantes
As calças certas são únicas em sua abordagem de mesclar pesquisas de ponta e técnicas bem estabelecidas em um único protótipo. Além da novidade das calças robóticas, o que torna o dispositivo tão atraente quanto uma tecnologia assistiva prática é o fato de ele poder ser adaptado a muitos usuários diferentes. Isso aumenta a esperança de que possa ser amplamente adotado quando outros empreendimentos anteriores falharam.
No entanto, este é apenas o protótipo. Um produto de trabalho provavelmente está a pelo menos cinco anos e perguntas importantes devem ser respondidas para chegar a esse estágio. Onde irá armazenar todo o poder de que necessita? Como todos os sistemas podem ser miniaturizados e embutidos nas calças para que não fiquem volumosos e difíceis de usar? O controlador pode prever a melhor ação a tomar em meio à complexidade em constante mudança dos ambientes reais em que os usuários estarão caminhando?
No entanto, outras tecnologias têm o potencial de melhorar ainda mais as calças. Interfaces cérebro-computador que podem decodificar sinais cerebrais estão sendo usadas em sistemas que ajudam pessoas paralisadas a se moverem novamente. Controlar as calças auxiliares pelo pensamento poderia fazer com que dar um passo sem esforço novamente para muitas pessoas.
Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation.
Ioannis Dimitrios Zoulias, pesquisador de pós-doutorado em engenharia biomédica, Universidade de Reading
