Exosqueleto melhora a capacidade de correr e andar em seres humanos

Roupa robótica

Uma nova "exorroupa" - ou um exoesqueleto robótico macio - consegue dar assistência durante o andar e o correr, proporcionando uma economia significativa de energia em termos de atividade metabólica.

Mais importante ainda, a roupa robótica permite um ganho líquido de energia em ambas as modalidades.

"Os exoesqueletos robóticos tendem a ser volumosos e pesados; e, embora as experiências de caminhada tenham mostrado resultados promissores, a energia gasta para correr com o peso adicional do dispositivo supera os benefícios da assistência robótica," disse o professor Giuk Lee, da Universidade Chung-Ang, na Coreia do Sul.

O problema está no fato de que caminhar e correr têm uma biomecânica fundamentalmente diferente, o que torna desafiador criar dispositivos que auxiliem os dois tipos de marcha.

Para lidar com esse desafio, a equipe coreana adotou duas abordagens. A primeira foi fabricar a exorroupa principalmente de tecido, incluindo o cinto e os envoltórios de fixação, o que permitiu baixar o peso do dispositivo inteiro para apenas 5 kg. A segunda foi criar um mecanismo que permite alternar o modo de assistência automaticamente entre andar e correr, para alcançar a máxima eficiência da assistência.

Um algoritmo analisa os dados coletados pelos sensores do exoesqueleto e classifica a marcha (caminhada ou corrida), fornecendo feedback ao dispositivo e ajustando o modo de assistência. Testes em esteira e em ambientes externos revelaram que o algoritmo foi capaz de identificar corretamente a marcha em mais de 99,98% do tempo.

Assistência do robô de vestir

A assistência do exoesqueleto reduziu o custo de energia da caminhada a uma velocidade de 1,5 metro por segundo (4,8 km por hora) em 9,3%, equivalente ao usuário perder 7,4 kg. A economia de energia durante a corrida (velocidade de 2,5 metros por segundo ou 9 km por hora) chegou a 4%, equivalente a uma perda de peso de 5,7 kg.

"Embora as mudanças na taxa metabólica sejam relativamente modestas, elas são de magnitude semelhante às que foram comprovadamente suficientes para melhorar o desempenho máximo de caminhada e corrida. Portanto, acreditamos que essas economias de energia possam resultar em aumentos proporcionais no desempenho máximo, por exemplo, em um percurso de corrida ao ar livre," disse o professor Lee.

O traje robótico foi projetado tendo em mente pessoas com restrições de mobilidade, particularmente aquelas com função limitada do joelho ou amputados acima do joelho. Mas também poderá ser usado para assistência a pessoas sem deficiências físicas.

"Esperamos que esse 'robô de vestir' tenha muitos usos, como auxiliar no treinamento de reabilitação para pacientes idosos e melhorar a eficiência do trabalho de soldados ou bombeiros. A longo prazo, imaginamos essa exorroupa pendurada no armário o tempo todo, assim como as roupas que usamos todos os dias," conclui Lee. Fonte: Revista: Science