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Exoesqueleto robótico melhora controle de equipamentos pelo cérebro

Ao usar um exoesqueleto robótico que movimentava o braço do macaco em conjunto com o cursor, o controle do animal sobre o cursor melhorou, atingindo os alvos mais rapidamente e seguindo caminhos mais retos.


Diversos tipos de interfaces cérebro-máquina estão sendo desenvolvidos para ajudar pessoas paralisadas a comandarem equipamentos e a se comunicarem usando apenas seus pensamentos.

Agora, um grupo de pesquisadores da Universidade de Chicago, nos Estados Unidos, descobriu que é possível melhorar muito o rendimento das interfaces neurais já disponíveis sem qualquer modificação na própria interface, alterando somente o dispositivo robótico a ser controlado.

Feedback sensorial

O ganho de rendimento foi obtido dotando o braço robótico de "feedback sensorial", por meio do qual o dispositivo retorna ao usuário um estímulo que lhe permite "sentir" o objeto tocado.

Os dispositivos que traduzem a atividade do cérebro para controlar o movimento de um cursor de computador ou de um braço robótico já foram testados com sucesso em seres humanos.

Mas, nesses primeiros sistemas, a visão é a única ferramenta que o usuário pode usar para controlar o movimento.

No experimento agora realizado, os pesquisadores adicionaram um braço robótico - mais propriamente, um exoesqueleto - que também se move em resposta aos comandos cerebrais emitidos por meio da interface neural.

Como, para mexer o cursor e atingir o alvo na tela, o usuário na verdade pensa em mover o braço, o movimento real do braço paralisado, induzido pelo exoesqueleto, dá ao cérebro uma informação sinestésica sobre o movimento e a posição do braço no espaço.

Exoesqueleto robótico

Testada em macacos, a mesma interface cérebro-máquina deu resultados significativamente superiores com o braço robótico "dotado de sentido", em comparação com um braço robótico comum.

"Muitos pacientes portadores de deficiência motora podem ter um feedback sensorial parcial," afirma Nicholas Hatsopoulos, coautor do estudo. "Isso nos fez pensar que talvez pudéssemos utilizar esta forma natural de feedback com os 'robôs de vestir' para fornecer esse tipo de feedback."

Os macacos controlavam um cursor na tela do computador sem movimentar ativamente os braços, usando apenas a interface cerebral, que traduz a atividade no córtex motor primário do cérebro em movimentos do cursor.

Ao usar um exoesqueleto robótico que movimentava o braço do macaco em conjunto com o cursor, o controle do macaco sobre o cursor melhorou, atingindo os alvos mais rapidamente e seguindo caminhos mais retos.

"Nós observamos uma melhoria de 40 por cento no controle do cursor quando o exoesqueleto robótico movia os braços dos macacos," disse Hatsopoulos. "Isso pode ser muito significativo para as atividades diárias a serem realizadas por um paciente paralítico que receba um sistema deste tipo."

Recuperando o movimento

O ganho de desempenho foi obtido sem qualquer alteração na própria interface neural, que é de longe a parte do equipamento mais sensível e que tem imposto as maiores dificuldades de desenvolvimento.

"Eu acredito que todos os componentes estão aqui, não há nada nos retendo conceitualmente," disse Hatsopoulos. "Acho que usar estes robôs de vestir e controlá-las com o cérebro é, na minha opinião, a abordagem mais promissora para ajudar as pessoas paralisadas a recuperar a capacidade de se mover."

Recentemente um grupo de pesquisadores brasileiros desenvolveu um protocolo para interpretar pensamentos, em um feito que terá grande impacto para o futuro das interfaces cérebro-máquina.
Bibliografia:

Incorporating feedback from multiple sensory modalities enhances brain-machine interface control
Aaron J. Suminski, Dennis C. Tkach, Andrew H. Fagg, Nicholas G. Hatsopoulos
The Journal of Neuroscience
Dec. 15, 2010
Vol.: 30(50):16777-16787
DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3967-10.2010

10:14 0 PERMALINK

Trajes robóticos ajudam a aumentar a força dos humanos

Cientistas do Japão criam colete para pessoas com limitação de movimento.Equipamento deve ser usado por funcionários de fábricas do país em 2010.

Os homens-robôs saíram da ficção científica para as ruas de Tóquio. Empresas e universidades do Japão estão pesquisando trajes robóticos para ajudar pessoas com doenças que limitam os movimentos, idosos e trabalhadores que fazem serviço pesado.
Sensores presos ao corpo e um computador nas costas conseguem interpretar o comando do usuário. O colete simula várias partes do corpo humano. As placas de fibra de carbono seriam os ossos; os cabos, os tendões; as roldanas, as juntas. Mas o segredo fica na parte de trás do equipamento: os tubos pretos, chamados de músculos artificiais. São eles que tornam quem está vestindo o colete bem mais forte. Feitos de um material flexível, os músculos artificiais se contraem quando enchidos com ar comprimido, fazendo um movimento semelhante ao dos músculos humanos. Um dos coletes, desenvolvido na Universidade de Ciências de Tóquio, deverá ser usado por funcionários de fábricas japonesas já no ano que vem. O chefe de pesquisa, professor Hiroshi Kobayashi, diz que quem usar o equipamento poderá levantar 20 quilos a mais do que é capaz em cada braço. Um dos escolhidos para mostrar o equipamento, que já pode ser alugado por R$ 5 mil por mês, disse que cansa menos andar apoiado por pernas robóticas. Os pesquisadores ainda precisam aumentar a segurança do equipamento, para evitar que - ao levantar tanto peso - os fortões cibernéticos não acabem se machucando.

Nesse site tem uma matéria do Jornal Nacional sobre o assunto.

09:34 0 PERMALINK

Honda desenvolve perna mecânica para auxilio no dia a dia

A montadora Japonesa está desenvolvendo uma nova tecnologia chamada "experimental walking assist device" (aparelho experimental de auxílio a caminhada).


O propósito das "pernas mecanicas" é ajudar pessoas que conseguem andar, mas tem algum tipo de deficiência ou dificuldade em suportar seu próprio peso. A invenção pode também aliviar a carga das pernas de verdade em atividades de desgastantes e de carregamento de peso.

Para usar esta invenção, a pessoa deve calçar os sapatos e ajustar a altura do assento para que a perna mecanica possa suportar corretamente o seu peso. Dois motores movem a perna, enquanto baterias de litium mantém o sistema funcionando por até duas horas com a carga completa.

FONTE: http://www.techguru.com.br/honda-desenvolve-perna-mecanica-para-auxilio-diario.htm



12:49 0 PERMALINK

Mãos biônicas ganham tato e um toque de sensibilidade

O projeto de mãos biônicas - que possam ser implantadas em pacientes amputados - sempre esbarra na falta de um nível de sensibilidade que possa em alguma medida lembrar o tato humano. Embora seja possível controlar os movimentos do dispositivo robótico com precisão, esse controle depende do feedback provido pelo tato.
Agora, a equipe dos professores Jeremy Fishel e Nicholas Wettels, da Universidade do Sul da Califórnia, apresentou o projeto de um sensor que permite que a mão robótica tenha até mesmo uma espécie de "instinto", alterando prontamente a força exercida se o objeto tender a escorregar entre os dedos.
O novo sensor foi chamado de vibrotáctil porque ele detecta minúsculas vibrações na pele artificial da mão biônica que possam indicar que o objeto está escapando do controle, permitindo o ajuste da força necessária para segurá-lo.
As próteses robóticas atuais exigem que o implantado estime conscientemente a força necessária para segurar os diversos objetos, variando essa força para não quebrar objetos muito sensíveis.
O sensor vibrotáctil é formado por um gel de silicone inserido por baixo de uma pele artificial de borracha. Quando o objeto começa a escorregar, as vibrações na pele elástica são transmitidas através do gel para sensores acústicos instalados nos "ossos" artificiais dos dedos da mão biônica, feitos de acrílico.
O sistema de controle da mão biônica recebe as informações desses sensores acústicos e altera imediatamente a força para fazer com que o objeto pare de escorregar. O processo é feito por incrementos sucessivos de forma extremamente rápida.
A pele sensorial artificial tem ainda uma outra vantagem: ela permite que a sensação de tato seja repassada para o usuário para que ele de certa forma sinta o que está segurando e a força que está sendo exercida.
Isto é feito por meio de minúsculos eletrodos que cobrem o osso artificial de acrílico. Quando a pele artificial se deforma ligeiramente ao segurar um objeto, a energia conduzida por esses eletrodos se altera.
A informação dos eletrodos é repassada para um atuador de pressão instalado no braço do usuário, que aumenta ou diminui a pressão exercida sobre a pele do portador da mão biônica para dar-lhe uma sensação da força que está sendo exercida pela mão robótica.

FONTE: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=maos-bionicas-ganham-tato-e-um-toque-de-sensibilidade&id=010180081009

18:04 0 PERMALINK

Molas dão novo impulso às pernas robóticas


Quando se trata de andar e correr, os humanos dão um show de eficiência e deixam os robôs a anos-luz de distância. Nossos tendões e músculos são capazes de armazenar, e liberar quando necessário, até 40% da energia que gastamos para andar.
Isso não pode ser feito facilmente por meio dos motores tradicionalmente utilizados nas pernas dos próprios robôs e nas pernas robóticas utilizadas em exoesqueletos e em outros equipamentos assistivos.
Exoesqueletos mais leves e úteis
"Até hoje, a maioria dos exoesqueletos utiliza atuadores de alta potência, muito grandes, e trata o usuário como um boneco que controla o movimento de um robô," afirma o engenheiro Jonathan Hurst, da Universidade Carnegie Mellon.
"Eu acredito que isto se deve em grande medida ao fato de que nós ainda não entendemos totalmente a dinâmica do andar e do correr. Quanto tivermos entendido, os exoesqueletos poderão ser muito menores, menos aparentes e mais úteis," conclui ele.
Pernas robóticas com molas
Hurst e seus colegas acreditam ter encontrado um caminho para isto: as molas. Com elas torna-se possível acumular energia em um passo e liberá-la para impulsionar o próximo passo. As molas permitem também dar aos robôs o gingado característico do andar humano, que reflete bem o aproveitamento que fazemos da energia.
Os pesquisadores criaram uma perna robótica que eles batizaram de perna ECD (Electric Cable Differential). No protótipo, não existem engrenagens entre os motores e as demais peças, somente cabos de aço. As peças estruturais da própria perna são construídas de uma fibra de vidro especial, com um comportamento semelhante ao dos arcos de flecha.
"É uma abordagem não-tradicional em robótica," explica Hurst. Além do sistema de cabos e polias, não se tem notícia de outras pesquisas semelhantes que utilizem a peças estruturas da própria perna robótica como um elemento funcional.
Tipos de atuadores
O design tradicional dos robôs utiliza motores. É teoricamente possível criar-se um andar gingado com eles, mas o robô ficará imenso e consumirá uma quantidade enorme de energia. Os atuadores pneumáticos, por sua vez, têm um funcionamento maleável como as molas, mas são muito mais difíceis de se controlar com precisão.
Finalmente, outra abordagem normalmente utilizada emprega equipamentos hidráulicos, que também não são exatamente a melhor escolha quando se deseja construir um equipamento que seja leve e rápido.

11:33 0 PERMALINK

Empresa israelense cria exoesqueleto para ajudar na locomoção de paraplégicos

Uma empresa israelense chamada Argo Medical Technologies, especializada em tecnologia aplicada em medicina, desenvolveu um exoesqueleto que ajudará na locomoção de paraplégicos, auxiliando-os a caminhar, subir escadas, senta, descer terrenos íngremes e até mesmo dirigir. O dispositivo leva o nome de ReWalk e foi desenvolvido pelo Dr. Amit Goffer, diretor da Argo e idealizador da pela. Tetraplégico depois de um acidente, ele investiu US$ 30 milhões no exosqueleto, que traz um leve suporte para os braços, integrado a uma armadura que conta com motores de corrente contínua, baterias recarregáveis, uma série de sensores e um sistema de controles que comunicam com um computador. Ao vestir o corpo, o ReWalk detecta os movimentos da parte superior do corpo e, a partir daí, o processo de caminhada é iniciado. Para auxiliar na estabilidade e segurança do procedimento, o paciente faz uso de muletas, sendo que o exoesqueleto pode ser usado durante o dia inteiro, além de substituir outros aparelhos dentro de casa ou no centro de reabilitação.

FONTE: http://www.techguru.com.br/empresa-israelense-cria-exoesqueleto-para-ajudar-locomocao-paraplegicos.htm

17:01 0 PERMALINK

Honda apresenta mini-exoesqueleto que auxilia a andar


A maioria dos exoesqueletos em desenvolvimento têm por objetivo aumentar significativamente a força do ser humano, se não transformando-o no super-homem, pelo menos tornando-o capaz de carregar pesos sem esforço ou correr muito mais rápido do que é possível naturalmente.
A Honda adotou um enfoque diferente, acreditando que, para auxiliar uma pessoa simplesmente a caminhar mais facilmente, é necessário um aparato muito mais simples. O objetivo do equipamento é auxiliar pessoas idosas e pacientes em recuperação a caminhar sem esforço excessivo. O equipamento está sendo desenvolvido desde 1999 e, embora ainda não esteja disponivel comercialmente, entrou agora na fase de viabilidade econômica, o que significa que ele poderá ser vendido em breve."Filho" do AsimoSegundo nota divulgada pela empresa, o equipamento de auxílio ao caminhar é fruto direto das pesquisas feitas com o robô Asimo. Ele utiliza o mesmo sistema de controle cooperativo do robô humanóide.Neste sistema, as informações coletadas por sensores localizados nas coxas e no quadril são enviadas para um microprocessador central que calcula a força necessária a cada momento em cada um dos motores. A CPU envia então os comandos adequados para os motores, que ajudam a movimentar as pernas.A utilização de motores planos sem escovas permitiu a redução das dimensões do exoesqueleto, que pesa apenas 2,8 kg. Ele poderá ser fabricado em três tamanhos (P, M e G), adaptando-se virtualmente a qualquer pessoa.Uma bateria de íons de lítio de 22 V e 1 Ah permite o funcionamento ininterrupto do exoesqueleto por 2 horas, com o usuário andando a uma velocidade de 4,5 km/h.

FONTE:
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=honda-apresenta-mini-exoesqueleto-que-auxilia-a-andar&id=010180080424

11:52 0 PERMALINK

Norte-americanos desenvolvem exoesqueleto para ampliar força de soldados

" Ok, já vamos logo avisando: qualquer semelhança com a série “Exterminador do Futuro”, Robocop ou coisa que o valha é mera coincidência. Ou não. Mas o fato é que uma empresa chamada Sarcos vem desenvolvendo exoesqueletos que ampliam a força das pessoas de forma considerável.Até o momento, a companhia vem desenvolvendo uma versão experimental do “vestuário” para fins militares, testando a engenhoca em soldados. Além de tornar os combatentes mais fortes, o exoesqueleto permite ainda que eles não se cansem durante uma batalha. Segundo a Sarcos, o modelo final do produto será mais leve, blindado e trará baterias recarregáveis. No vídeo abaixo, você pode observar como o protótipo se comporta até o momento:"

http://www.liveleak.com/e/b25_1196130222


FONTE:
http://www.techguru.com.br/exoesqueleto-soldados-ampliar-forca-EUA.htm

11:26 0 PERMALINK

Japoneses começam a comercializar exoesqueleto robótico

No dia 05 de dezembro de 2005, o Techguru divulgou a criação do HAL (Hybrid Assitive Limb), um exoesqueleto cibernético capaz de ampliar a força de quem o veste em até 10 vezes. Pois bem. Menos de dois anos depois, a Cyberdyne - empresa que participou do desenvolvimento do projeto junto à Universidade de Tsukuba - anunciou a comercialização da “roupa biônica”.


O equipamento tem sensores capazes de identificar os sinais de movimento transmitidos do cérebro para os músculos e sua estrutura adapta-se aos movimentos naturais de quem o veste, dispensando controles externos. Além disso, seu sistema operacional analisa os sinais e calcula com exatidão a força necessária para executar os comandos. Mesmo pesando 23 kg, o usuário não sente o volume do material, já que a engenhoca suporta seu próprio peso.


Segundo a Cyberdyne, o exoesqueleto será utilizado em processos de reabilitação de pessoas com problemas de força muscular e também em casos de danos cervicais. A bateria do equipamento tem autonomia de até 2h40m em operação contínua. O HAL pode ser usado tanto em ambientes internos e externos, embora sua fabricante recomende a primeira opção. A comercialização do dispositivo se dará sob o sistema de locação, ao preço de US$ 1 mil mensais, mais US$ 300 para manutenção e atualizações - estes serão os valores cobrados fora do Japão. Em terras nipônicas o valor não foi divulgado.


FONTE:
http://www.techguru.com.br/japoneses-comecam-comercializar-exoesqueleto.htm

11:23 0 PERMALINK