Uma luva macia baseada em atuadores pneumáticos em favo de mel para cuidados assistenciais e reabilitação

Nos últimos anos, roboticistas e cientistas da computação desenvolveram uma variedade de sistemas altamente inovadores que poderiam ajudar pessoas com deficiências físicas, melhorar a sua qualidade de vida e ajudar na sua reabilitação. Esses sistemas incluem tecnologias leves e vestíveis, como luvas auxiliares inteligentes.

Muitas luvas inteligentes desenvolvidas anteriormente foram construídas usando atuadores pneumáticos baseados em tecido (FPAs), que são essencialmente têxteis que podem produzir movimentos específicos. Embora alguns destes sistemas tenham alcançado resultados promissores, normalmente só conseguem produzir alguns movimentos com pouca força, o que limita a sua utilização generalizada em reabilitação e cuidados de assistência.

Pesquisadores da Southeast University, na China, criaram recentemente uma nova luva macia que poderia atingir uma força de saída muito maior do que outras luvas introduzidas no passado. Esta luva, introduzida em Transações em Transações IEEE em Sistemas Neurais e Engenharia de Reabilitaçãoé baseado em atuador pneumático macio com estrutura em favo de mel.

“Os FPAs convencionais normalmente exibem força de saída limitada, restringindo assim as aplicações de tais luvas”, escreveram Jianwei Lai, Aiguo Song e colegas em seu artigo.

“Este artigo apresenta o desenvolvimento de um novo atuador pneumático em favo de mel (HPA) construído com revestimento de poliuretano termoplástico flexível (TPU) por meio de prensagem a quente ou técnicas de soldagem ultrassônica.”

O HPA que sustenta o funcionamento da nova luva inteligente realiza movimentos flexionando e dobrando um airbag, o que significa que não depende totalmente de deformações físicas e alta pressão do ar. Como resultado de seu design exclusivo, o atuador pode permitir que os dedos da luva se dobrem mais em seus ângulos e agarrem objetos com maior força.

“Em comparação com os atuadores pneumáticos baseados em tecido de camada dupla (DLFPAs) utilizados anteriormente, os HPAs produzem um aumento notável de 862% na força de saída final”, explicaram Lai, Song e seus colegas. “Ele pode produzir uma força de ponta de 13,57 N a uma pressão de 150 kPa. A integração de HPAs em uma luva pneumática macia permite a facilitação de diversas atividades da vida diária.”

Para avaliar a sua luva macia, os investigadores realizaram uma série de ensaios clínicos envolvendo nove pacientes que tinham perdido a capacidade de mover adequadamente a mão após um acidente vascular cerebral e estavam a passar por reabilitação física. Esses pacientes foram solicitados a movimentar os dedos com e sem o auxílio da luva baseada em HPA.

Durante seus ensaios clínicos. os pesquisadores usaram dois testes para avaliar a força com que os dedos se moviam e a força de preensão. Isto permitiu-lhes avaliar os efeitos que a luva teve na capacidade dos pacientes de mover os dedos, segurar objetos e também estimar até que ponto os pacientes conseguiam usar adequadamente as mãos.

“Os resultados experimentais indicam que, quando assistidos pela luva, as articulações metacarpofalângicas (MCP) e interfalângicas proximais (PIP) dos dedos dos pacientes alcançaram ângulos de 87,67 ± 19,27° e 64,2 ± 30,66°, respectivamente”, disseram Lai, Song e seus colegas. .

“Além disso, a força média na ponta dos dedos atingiu 10,16 ± 4,24 N, a força média de preensão atingiu 26,04 ± 15,08 N e a taxa de conclusão das funções diárias dos pacientes aumentou de 39% para 76%. Esses resultados demonstram que a luva macia ajuda efetivamente nos movimentos dos dedos e melhora significativamente o funcionamento diário dos pacientes.”

No futuro, a luva macia à base de HPA desenvolvida por esta equipa de investigadores poderá ser comercializada e introduzida em ambientes de cuidados de saúde, como uma ferramenta para reabilitação após acidentes vasculares cerebrais ou lesões. Além disso, poderia ser atualizado e usado como ferramenta protética, permitindo que indivíduos que normalmente não conseguem mover as mãos realizem tarefas manuais básicas.

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