A partir da combinação da engenharia de materiais leves e inteligência artificial, pesquisadores conseguiram criar uma solução robótica para auxiliar pessoas com mobilidade limitada. O exoesqueleto foi desenvolvido por cientistas do RIKEN Guardian Robot Project, no Japão, e colaboradores.

Uma das características de destaque do novo dispositivo é a tecnologia que permite que o exoesqueleto adivinhe com precisão quais são as intenções do usuário. Esse detalhe pode representar um avanço importante, considerando que uma das principais aplicações dos exoesqueletos robóticos é auxiliar as populações idosas.

O conceito é relativamente simples; eles funcionam como uma espécie de traje que, ao serem “vestidos” pelo usuário, oferecem a força necessária que o corpo humano já não é capaz de exercer por conta própria. 

Por outro lado, um dos principais obstáculos no desenvolvimento de exoesqueletos é o tipo de material utilizado, que geralmente acaba por torná-los extremamente pesados. Caso eles não sejam controlados de forma adequada, poderão representar mais um problema do que uma solução. 

Assim, a pesquisa recente tem um peso importante, visto que os cientistas tentaram encontrar uma resposta para essa questão, desenvolvendo um exoesqueleto leve e capaz de oferecer assistência sem exigir muitos esforços por parte do usuário. 

Previsão de movimentos

O estudo teve como foco dois pontos principais: o tipo de material e a tecnologia por trás do seu funcionamento. O primeiro passo foi desenvolver um exoesqueleto baseado em fibra de carbono na parte inferior, que ficaria presa às pernas do usuário. 

Imagens do estudo do exoesqueleto.
Os cientistas tentaram encontrar uma resposta para essa questão, desenvolvendo um exoesqueleto leve e capaz de oferecer assistência sem exigir muitos esforços por parte do usuário. 

A estrutura também foi construída utilizando atuadores com alta capacidade de operar em direções reversas, para que as pessoas ainda possam se mover mesmo quando os atuadores não estiverem ativados. 

Em seguida, a equipe de pesquisadores apostou na inteligência artificial para tentar prever as intenções de movimento do usuário. Para isso, eles empregaram um método chamado “PU-learning”, ou “positive and unlabeled” (“positivo e sem rótulos”, em tradução livre).

A ideia era que o exoesqueleto fosse capaz de interpretar corretamente as intenções do usuário com base na sua atividade muscular. Isso porque o método de classificação PU permite a utilização de informações ambíguas ao combinar dados rotulados de forma positiva com outros dados não rotulados, fazendo com que a inteligência artificial aprenda a partir disso. 

Resultados promissores

Para o estudo, os participantes foram solicitados a realizar uma série de movimentos, como levantar, cruzar as pernas, inclinar-se para frente e reposicionar-se em uma cadeira. Por meio da tecnologia de machine learning, o exoesqueleto tentou adivinhar quando as pessoas pretendiam ficar de pé para oferecer assistência durante o movimento. 

Os resultados do experimento foram positivos, conforme descrevem os autores do artigo publicado na IEEE Robotics and Automation Letters. Os pesquisadores também afirmam que seu dispositivo apresentou um desempenho melhor que os sistemas convencionais que utilizam apenas dados rotulados em situações em que o comportamento do usuário não se limita aos movimentos de sentar e levantar. 

Isso indica que o método também pode ser aplicado em contextos que envolvem outros tipos de movimentos. Os cientistas ressaltam que, para que um robô possa auxiliar os movimentos humanos, é importante desenvolvê-lo com base na suposição de que as pessoas vão se comportar de formas não previstas em dados.

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