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Correr e caminhar é mais fácil com a ajuda de um fato robô

Correr e caminhar é mais fácil com a ajuda de um fato robô

Cientistas criaram um algoritmo que permite a um exofato ajustar-se automaticamente a diferentes ritmos de locomoção.

Quando é que carregar cinco quilos de equipamento à cintura torna uma corrida mais fácil? Quando esse equipamento é um exofato robótico que facilita os movimentos de quem o usa – e que, no caso de um novo modelo agora divulgado por cientistas, é capaz de perceber se a pessoa está a caminhar ou a correr, ajustando automaticamente os motores para dar a ajuda certa ao utilizador.

Os exofatos e os exoesqueletos artificiais têm tamanhos e funcionalidades diferentes. Alguns assemelham-se a volumosas armaduras, enquanto outros são equipamentos pequenos e portáteis. Podem auxiliar os movimentos de pessoas idosas ou com problemas motores – por exemplo, permitindo a paraplégicos voltar a dar alguns passos, ainda que com limitações. Mas a tecnologia também têm captado a atenção do sector militar, graças à promessa de super-soldados capazes de caminhar sem se cansarem, de correr a velocidades sobre-humanas e de levantar cargas pesadas. Muitos dos equipamentos actuais, porém, são feitos para ajudar apenas numa tarefa específica.

Uma equipa de investigadores encabeçada por cientistas das universidades de Harvard e do Nebraska deu agora um passo em frente para tornar os exofatos mais versáteis, ao desenvolver um algoritmo que detecta o tipo de marcha de quem está a usar o equipamento. A tecnologia permitiu criar um sistema que se adapta às diferentes velocidades de locomoção. A investigação foi parcialmente financiada pela agência americana DARPA, que se dedica a novas tecnologias militares, e os resultados são publicados nesta sexta-feira na revista Science.

Nos testes feitos pelos cientistas, o exofato foi capaz de reduzir a taxa metabólica – que mede a energia gasta e é um indicador do esforço feito – tanto em situações de caminhada, como de corrida. Nas experiências feitas numa passadeira rolante, os participantes com o fato viram a sua taxa metabólica reduzida numa média de 9,3% com a passadeira a um ritmo de 1,5 metros por segundo, o equivalente a caminhar 900 metros em dez minutos. A uma velocidade de 2,5 metros por segundo – que permite correr 1,5 quilómetros em dez minutos –, a redução da taxa metabólica foi de 4% face ao mesmo exercício sem o fato. Os investigadores afirmam que estas reduções são o equivalente a caminhar com menos 7,4 quilos de peso na zona da cintura e a correr com menos 5,7 quilos. Os testes foram feitos em nove pessoas, todas com experiência a usar exofatos, algo que os cientistas indicam ser importante para aproveitar os benefícios do equipamento.

Uma outra experiência, com apenas um participante, testou o equipamento durante uma caminhada numa subida com uma inclinação de 10%, também a um ritmo de 1,5 metros por segundo. A redução da taxa metabólica foi de 8,4%. Não foram feitos testes para medir o tempo dos percursos com e sem fato.

A equipa reconhece que os resultados são modestos e que, em algumas situações, poderiam ser conseguidos efeitos semelhantes usando calçado de corrida sofisticado. Mas argumentou que o tamanho do exofato e o algoritmo que permite alternar entre modos de caminhada e corrida ajudará à disseminação desta tecnologia.

A redução dos custos metabólicos é estatisticamente significativa, mas modesta. Para que isto possa ser adaptado a aplicações por parte de grupos profissionais, são provavelmente precisas melhorias”, observou ao PÚBLICO um dos investigadores, Philippe Malcolm. “Num sentido lato, a tecnologia pode ter aplicações para casos clínicos (não necessariamente para caminhar e correr)”, acrescentou.

A mudança automática entre o modo de caminhada e o de corrida foi pensada para mimetizar o que acontece com os humanos: a partir de uma determinada velocidade, torna-se mais eficaz em termos de consumo de calorias passar a correr em vez de continuar a caminhar. “O exofato aproveita a versatilidade biológica da locomoção humana, oferecendo assim as vantagens de um maior leque de velocidades a custos metabólicos inferiores face a outros dispositivos que apenas auxiliam um tipo de marcha”, escreveram os investigadores.

O fato usado para as experiências descritas no artigo pesa cinco quilos, sendo a carga praticamente toda suportada na zona da cintura (a equipa está a trabalhar num equipamento mais leve, com três quilos). Os motores estão na zona lombar do utilizador e estão ligados a extensões presas nas coxas. A máquina foi concebida para auxiliar apenas os movimentos das ancas, uma opção que permitiu prescindir de ligações a outras zonas das pernas.

Já o algoritmo de detecção do tipo de marcha teve uma precisão de praticamente 100% em todo o tipo de inclinações e velocidades, tendo classificado de forma errada apenas dois dos mais de 55 mil passos analisados. No futuro, explicou Malcolm, poderão ser criados algoritmos que ajustem os fatos às necessidades de cada utilizador.

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