Um projeto de pesquisa idealizado por professores e alunos do laboratório de Mecatrônica da Escola de Engenharia de São Carlos, da Universidade de São Paulo (EESC/USP), está desenvolvendo sistemas mecatrônicos de tempo real para ajudar na reabilitação física de pessoas que sofreram algum tipo de dano físico grave. 

A pesquisa consiste em criar robôs que permitam maior interação com humanos através da manipulação robótica habilidosa, para auxiliar na reabilitação física de pacientes.

Os robôs de reabilitação seriam utilizados em pacientes que sofreram algum tipo de dano físico grave, como ocorre após um Acidente Vascular Cerebral (AVC), ou com um nível menor de trauma, como no caso de uma fratura de punho. Os robôs Scara e Kuka, além da mão robótica Kanguera, estão sendo desenvolvidos especificamente para esta finalidade terapêutica.

O projeto é vinculado ao Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Sistemas Embarcados Críticos (INCT-SEC).

Conforme o coordenador do projeto, Glauco Caurin, as atividades foram elevadas a um patamar de amadurecimento e confiança. “Passamos a desenvolver dispositivos robóticos mais confiáveis e capazes de interagir de forma segura com os seres humanos”. Ele informa que o projeto  envolve também  trabalhos com a empresa Embraer e atividades clínicas conjuntas com hospitais, tendo como objetivo o fortalecimento do contato direto entre robô e ser humano.

Durante os ensaios laboratoriais realizados apenas com pessoas saudáveis, a pesquisa mostrou que existem demandas distintas de acordo com as necessidades individuais. “Este é um resultado que confirma a nossa hipótese de ganhos com o uso dos robôs”, diz Caurin. “Máquinas dedicadas que apresentam programas e parâmetros fixos ou mesmo pré-ajustados, não são suficientemente versáteis para se adequarem às características desejadas por cada paciente e seu respectivo terapeuta”, explicou.

Dentre as atividades concluídas até o momento, está o desenvolvimento de um sistema de manipulação de arquitetura aberta, a produção de um sistema de reabilitação robótica com três graus de liberdade, um sistema crítico que permite o contato direto entre robô e o ser humano, e o desenvolvimento de jogos especiais para a reabilitação robótica.

Caurin ressalta que o robô é ligado ao paciente e dependendo do número de movimentos que se pretende exercitar, utilizam-se robôs com capacidades correspondentes aos movimentos, ou seja, graus de liberdade. “No caso do punho temos dispositivos mais simples que permitem um único movimento e um dispositivo mais complexo com capacidade para realizar até três movimentos simultâneos. O tipo de robô utilizado também impõe mudanças nos jogos e no protocolo de terapia”.

Segundo o pesquisador do INCT, os resultados clínicos obtidos por laboratórios parceiros no exterior, com extensas pesquisas hospitalares, demonstram que esse tipo de abordagem é benéfico e supera tratamentos convencionais quando aplicado aos membros superiores.

“Até o momento, nossos robôs foram testados apenas com voluntários saudáveis. Nos próximos projetos pretendemos transferir os benefícios dessas novas tecnologias para pacientes que sofreram AVCs”, diz. “Para isso, dependemos de autorização do comitê de ética, mas o conceito já está suficientemente robusto e seguro para ser utilizado em testes com pacientes. Pretendemos iniciar os primeiros testes nos próximos seis meses”, conta. Já a conclusão da proposta de desenvolvimento está prevista para daqui dois anos, com a composição de um protótipo em condições funcionais plenas.

Reabilitação 

O tratamento de reabilitação consiste em provocar novas conexões neurais através do sincronismo entre a intenção do usuário e a realização do movimento. Quando o usuário ainda possui potência muscular ele é auxiliado pelo robô. Posteriormente, com o progresso do tratamento, o robô deixará de apresentar um comportamento passivo para oferecer maior cooperação. “Ele passa a resistir ao movimento e força o ganho de tônus muscular, assim o robô tem um comportamento dinâmico ao longo do processo. Não se trata de uma máquina simples que executa apenas sempre as mesmas instruções e funções”, destaca Caurin.

O sistema de reabilitação física de pacientes é composto por um robô com um ou mais graus de liberdade, dependendo da articulação ou conjunto de articulações que serão tratadas. “O robô não é semelhante aos utilizados na indústria, pois apresenta capacidade de interação e estabelece contato físico seguro com o usuário”, diz Caurin. Na maioria das circunstâncias testadas, o paciente e o robô estavam conectados durante toda a terapia.

Os jogos de computador integrados ao robô serão responsáveis pela indução de movimentos, forçando o paciente a repetir procedimento pré-estabelecidos pelo corpo clínico, de acordo com a orientação do profissional envolvido no tratamento. “Temos no momento, uma nova versão de jogo em teste. Agora com uma interface mais agradável em 3D, que trás uma aparência mais atual para o sistema. Percebemos que os usuários gostam muito de características high-tech nos dispositivos. Existe uma predisposição para usar os recursos mais recentes”, observa Caurin.

Segundo o pesquisador, para que exista uma recuperação funcional, o sistema nervoso necessita impor um sincronismo entre intenção e ação. “O retorno de informação táctil oferece um rico campo para que isto ocorra. A sensação de esforço, resistência, ajuda, estabelecimento e perda de contato, velocidade, aceleração, entre outros, é fundamental para o processo de reabilitação”, acredita. “Em paralelo, o robô em contato direto com o paciente serve ainda como uma base de sensores para medir o desempenho alcançado, em padrões muito superiores aos utilizados atualmente na área de saúde”, finaliza.

Fonte:
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico