Mecatrônica

[Imagem: Site Veja]

Pernas mecânicas funcionam com ligações semelhantes a músculos

Cientistas da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos, desenvolveram um complexo sistema robótico, baseado na estrutura nervosa, sensorial e muscular dos humanos, que faz a mais precisa reprodução do caminhar de uma pessoa.

Com esse resultado, os pesquisadores podem aprimorar a pesquisa para construir próteses para pacientes com lesões na medula-espinhal e, assim, trazer a eles os movimentos perdidos. O estudo foi publicado nesta sexta-feira no Journal of Neural Engineering, periódico do Instituto de Física (IOP, na sigla em inglês), em Londres.

Gingado — Para reproduzir o difícil "gingado" dos passos, os cientistas desenvolveram ao longo de três anos protótipos mecânicos que imitam os humanos caminhando. O protótipo foi feito como um par de pernas com três pontos de junção  —  quadril, joelho e tornozelo — e a reprodução de nove músculos, que faz com que o robô ande mediante estímulos elétricos de um motor conectado a essa estrutura.

Assim, a cada estímulo, um "músculo" é acionado, contraindo e alongando, fazendo com que toda a estrutura se movimente. "Acreditamos que esse é o modelo mecânico de caminhada mais preciso que já foi desenvolvido para simular o andar humano", disse M. Anthony Lewis, que estuda o tema há dez anos e é coautor da pesquisa.

Músculos — O robô do Arizona imita o funcionamento de nove músculos — seis na região do fêmur, ligando joelhos e quadril, e três na perna e tornozelo (veja figura acima).

Para entender como funciona o processo da caminhada, os pesquisadores tiveram que decifrar o CPG (do inglês Central Pattern Generator, ou Gerador de Padrão Central, em tradução livre), um circuito neurológico que gera os comandos de movimentos ritmados.

Os componentes do CPG ligados à caminhada ficam na região baixa da coluna vertebral (na base do tórax) e na lombar. Conectados a neurônios que enviam os estímulos ao CPG, e a nervos nos membros que enviam sinais do ambiente, eles geram o movimento necessário para andar.

Dificuldades – Uma das dificuldades do trabalho foi entender como toda a estrutura funciona durante um passo. Os pesquisadores construíram, então, uma forma simplificada do CPG — um centro de estímulos feito com a simulação de apenas dois neurônios.

Emitindo comandos alternadamente, eles conseguem reproduzir o “gingado” da caminhada. Outros sensores ligados ao CPG captam a força feita pela perna do robô para atingir a superfície a cada passo.

"Nós construímos o protótipo incorporando tudo o que conhecíamos sobre biomecânica, incluindo a complexa arquitetura dos músculos, os circuitos neurais que imitam a medula espinhal e a resposta sensorial já pesquisada em seres humanos", disse Lewis.

Veja o resultado, com o robô em funcionamento, abaixo: