Um robô vestível que ajuda as pessoas a caminhar

Nos últimos anos, os roboticistas introduziram sistemas cada vez mais avançados, que poderiam abrir novas e excitantes possibilidades para cirurgia, reabilitação e assistência médica. Esses sistemas robóticos já estão ajudando a melhorar a qualidade de vida de muitas pessoas com deficiência, bem como de pacientes que sofreram traumas físicos ou foram submetidos a procedimentos médicos.

Pesquisadores da Universidade Chung-Ang, na Coreia do Sul, introduziram recentemente um novo robô vestível projetado para ajudar especificamente humanos que têm dificuldades para andar devido ao envelhecimento, fraqueza muscular, cirurgias ou condições médicas específicas. Este robô, apresentado em um artigo publicado em Robótica Científicadescobriu-se que melhora o equilíbrio, ao mesmo tempo que reduz a energia gasta durante a caminhada (ou seja, o chamado custo metabólico).

“Nosso artigo recente foi inspirado principalmente pelo reconhecimento de que a maioria dos robôs vestíveis para assistência à marcha se concentram exclusivamente em movimentos no plano sagital”, disse Giuk Lee, um dos pesquisadores que realizou o estudo, ao Tech Xplore. “No entanto, caminhar é inerentemente uma atividade tridimensional, e os movimentos em outros planos são igualmente cruciais.”

Em contraste com outros sistemas robóticos para assistência à abdução do quadril propostos no passado, o robô criado por Lee e seus colegas concentra-se no plano frontal. Esta é a parte frontal do corpo humano, conhecida por apoiar os movimentos e a estabilidade lateral durante a caminhada.

“Tradicionalmente, a pesquisa sobre o movimento da caminhada considera o movimento para frente e o equilíbrio lateral como funções separadas”, disse Myunghee Kim, coautor do artigo. “Só recentemente a assistência da direção frente-trás foi reconhecida por sua contribuição para a estabilidade lateral. No entanto, o inverso – a influência da assistência lateral na eficiência da caminhada frente-trás – permanece insuficientemente explorado.”

A principal suposição por trás do estudo dos pesquisadores é que o custo metabólico da caminhada poderia ser reduzido usando robôs vestíveis que imitam o momento natural de abdução do quadril. Este é o movimento da perna para longe da linha média do corpo, que sustenta a caminhada e muitas outras ações que os humanos realizam todos os dias.

“O robô vestível para assistência à abdução do quadril que desenvolvemos opera com base no princípio de que a eficiência da caminhada pode ser melhorada apoiando os movimentos laterais do corpo”, disse Lee. “À medida que avançamos, o centro de massa do nosso corpo muda naturalmente de um lado para o outro para manter o equilíbrio – um processo conhecido como recuperação. Durante esta fase de recuperação, os músculos abdutores do quadril estão envolvidos. Nosso dispositivo auxilia esses músculos, tornando mais fácil para o usuário recuperar seu centro de massa com menos esforço.”

Lee e seus colegas avaliaram o desempenho de seu robô tanto em simulações quanto em experimentos do mundo real. Os resultados destes testes foram altamente promissores, mostrando que o robô reduziu o custo metabólico da caminhada em 11,6% em comparação com a caminhada normal sem ajuda, ao mesmo tempo que melhorou o equilíbrio e a estabilidade.

“Nosso estudo demonstra que melhorar a eficiência da marcha não exige que o robô vestível se concentre apenas no plano sagital”, disse Lee. “Como caminhar é um movimento tridimensional, é essencial considerar os movimentos em vários planos.”

Essencialmente, o robô de assistência à abdução do quadril desenvolvido por Lee e seus colegas influencia os movimentos dos quadris e das pernas conhecidos por apoiar a caminhada. O seu design único permite-lhe “substituir” eficazmente parte dos esforços que os humanos normalmente fariam ao caminhar.

“Nosso estudo demonstra um papel substancial para a assistência lateral no aumento da eficiência da caminhada, facilitando uma transferência mais eficaz do centro de massa do corpo de um pé para o outro”, acrescentou Kim. “Esta percepção é especialmente encorajadora para indivíduos com força muscular reduzida, oferecendo uma nova direção para os mecanismos de apoio. No futuro, será importante explorar como a assistência lateral pode ajudar aqueles com mobilidade limitada, potencialmente transformando a reabilitação e as estratégias de apoio”.

No futuro, o sistema robótico desenvolvido por esta equipa de investigadores poderá ser melhorado e eventualmente comercializado, apoiando tanto a reabilitação como a utilização quotidiana. O robô pode ser útil para idosos, pacientes submetidos a cirurgias nas pernas ou no quadril e outras pessoas com dificuldades para caminhar.

“Para pesquisas futuras, planejamos nos aprofundar em como a abdução do quadril afeta o equilíbrio da marcha”, acrescentou Lee. “Observamos que a abdução do quadril não apenas melhora a eficiência da marcha, mas também pode influenciar o equilíbrio. Nosso objetivo é explorar o potencial dos robôs vestíveis para melhorar o equilíbrio da marcha”.

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