Os Exoesqueletos Robóticos Construídos com IA Podem Prevenir Lesões Musculoesqueléticas?

Os avanços em IA continuam a transformar a robótica na saúde. Ambos os setores progrediram muito na última década e agora convergem de forma complementar. Veja como a IA ajuda a tornar realidade o uso diário de exoesqueletos robóticos e por que isso é importante para você.

Por que os exoesqueletos ainda não são comuns?

A ideia dos exoesqueletos robóticos existe há muito tempo e já avançou o suficiente para apoiar funções e membros humanoides. Mesmo assim, dificilmente você encontrará um no supermercado ou na oficina local. Por enquanto, a tecnologia permanece sobretudo restrita a instalações de pesquisa.

O principal obstáculo para tornar os exoesqueletos viáveis no trabalho e em outras atividades está no software, e não nas limitações do hardware. É fácil construir um motor que funcione como uma articulação. Criar um computador que veja como um olho ou sinta como uma mão é muito mais difícil.

Fonte – eksobionics

Um dos maiores desafios é a necessidade de ampla calibração e adaptação à pessoa, à situação, ao ambiente e às tarefas. Essa programação intensiva limita as capacidades da maioria dos exoesqueletos.

Tornando Exoesqueletos Mais Versáteis

Os desenvolvedores reconheceram cedo essas limitações e recorreram ao software. Os modelos mais avançados usam IA para analisar a situação e identificar o programa mais semelhante em suas bibliotecas. A abordagem teve mais sucesso, mas ainda exige mais capacidade computacional do que se consegue oferecer de forma portátil e acessível.

Uma Nova Abordagem

Uma equipe de engenheiros mecânicos da Georgia Tech, liderada por Aaron Young, apresentou uma solução: concentrar o controle nos movimentos da pessoa, em vez do ambiente, e criar um padrão universal. Isso levou à primeira abordagem universal para controlar exoesqueletos robóticos.

O trabalho resultou em um sistema de controle de exoesqueletos aprimorado que dispensa treinamento, calibração ou ajustes prévios. Ele se adapta automaticamente conforme a pessoa caminha, fica parada, sobe escadas ou percorre rampas.

A Diferença Humana

O dispositivo reúne diversos avanços, mas talvez o mais interessante seja o foco nas ações humanas, e não no ambiente. Isso parece natural em retrospecto, mas usar a fisiologia humana para compreender o ambiente não era possível antes da IA.

Inteligência Artificial

O sistema incorpora um algoritmo de aprendizagem profunda que transforma ações humanas em movimento do dispositivo. Ele consulta dados de força e captura de movimento em tempo real para reproduzir a intensidade dos movimentos e otimizar o desempenho. A IA também elimina controles manuais para alternar entre modos de escada ou corrida.

Treinando a IA

Para treinar a IA, os engenheiros precisaram criar uma biblioteca de dados. Reuniram usuários que vestiram o equipamento em modo de coleta sensorial. Para obter dados variados, procuraram pessoas de diferentes gêneros e tipos físicos.

Os participantes realizaram tarefas como correr, pular e pressionar plataformas de força para medir a carga. Também percorreram escadas e rampas durante a coleta de dados.

Todos os registros alimentaram a biblioteca do algoritmo de aprendizagem profunda. Assim, os pesquisadores determinaram exatamente o que cada articulação fazia em diferentes atividades. O resultado foi um controlador universal que interpreta a situação pelas reações do usuário, e não pelo ambiente.

Empreendimentos Anteriores de IA

Aaron Young e sua equipe continuam pioneiros em exoesqueletos com IA. Já desenvolveram outras soluções para pessoas com dificuldades de mobilidade, como próteses que usam IA para ajudar crianças com lesões cerebrais a se locomover com segurança.

Exoesqueletos Robóticos Melhoram a Vida das Pessoas com Deficiência

Há muitas razões para que os exoesqueletos beneficiem a sociedade. Estudos mostram que ajudam pessoas com deficiência a se deslocar livremente. Também apoiam a reabilitação e a recuperação do padrão natural de marcha.

No futuro, poderão ser usados em grandes instalações industriais para reduzir a fadiga e prevenir lesões. De soldados carregando mais munição a mecânicos retirando motores com facilidade, existem muitas aplicações capazes de melhorar a vida cotidiana.

Soluções Inovadoras para Recuperação e Reabilitação

A robótica com IA na saúde está crescendo, e novas ideias aumentam o interesse dos investidores. Há mais sistemas em operação do que nunca, e eles aprimoram continuamente a comunicação e a assistência nas tarefas diárias. Veja alguns exemplos de como a IA transforma o mercado e abre novas possibilidades.

1. Limbitless Solutions

A Limbitless Solutions foi criada em 2015 e está sediada na University of Central Florida. Recentemente, apresentou um produto que ajuda crianças sem membros a enfrentar o estigma das próteses por meio de revestimentos personalizados.

As crianças usam um gerador de imagens com IA da Adobe (ADBE ) para criar opções de revestimento a partir de descrições textuais. A maioria escolhe personagens de jogos e filmes. Depois da seleção, uma versão é impressa em 3D e encaixada diretamente na prótese.

A equipe trabalha atualmente com crianças do Orlando Health Arnold Palmer Hospital for Children. Os participantes relataram melhora do ânimo após personalizar as próteses. A ideia pode gerar muitas outras próteses atraentes e personalizadas no futuro.

2. Rewalk Robotics também conhecida como ‘DBA Lifeward’

LFWD Gráfico de preços

A ReWalk Robotics também merece atenção. A empresa apresentou um exoesqueleto pessoal macio, baseado em tecido, para ajudar pessoas após um AVC a reaprender seu padrão de marcha. O sistema usa IA para registrar e ajustar os passos durante o movimento.

Os materiais macios reduzem o peso e aumentam o conforto. O dispositivo é fácil de usar e pode ser colocado no paciente em menos de cinco minutos. O material leve e dobrável também reduz o custo e facilita o armazenamento em relação a outras opções.

O usuário recebe um painel de controle preso ao pulso. Ele ajusta o desempenho do exoesqueleto à situação, com opções para escadas, treinamento de resistência, caminhadas leves e outras atividades.

A ReWalk oferece diversas soluções robóticas com IA para reabilitação. A empresa garante que os dispositivos tenham autorização da FDA e marcação CE, o que ajuda os pacientes a obter cobertura de seguro.

Casos de Uso – Exoesqueletos Robóticos de IA

A demanda por exoesqueletos inteligentes cresceu em vários setores na última década. Conforme a situação, poderão ser usados para ferir, tratar ou ajudar. Veja algumas aplicações que merecem acompanhamento.

Militar

O complexo militar-industrial se interessa por exoesqueletos há muito tempo. A DARPA financiou diversas competições para incentivar a inovação em aplicações militares. Essas organizações enxergam várias utilidades no campo de batalha.

Exoesqueletos poderão permitir que soldados levem mais suprimentos ou percorram maiores distâncias a pé. Também poderão ajudar a retirar feridos com segurança e manter as linhas de abastecimento.

Industrial

A revolução industrial robótica transformou várias indústrias. Os veículos atuais são mais confiáveis, avançados e complexos graças à precisão desses dispositivos. A primeira geração seguia instruções simples, enquanto a nova poderá executar diferentes tarefas conforme a necessidade.

Robôs inteligentes deram a empresas como Amazon (AMZN ) uma vantagem competitiva. À medida que chatbots baseados em grandes modelos de linguagem, como ChatGPT, tornam a interação com IA mais fluida, pessoas com exoesqueletos poderão trabalhar ao lado de robôs controlados por IA avançada.

Viagem Espacial

No futuro, exoesqueletos poderão ajudar astronautas a percorrer ambientes variados no espaço. A robótica já teve papel importante na exploração, inclusive na Estação Espacial Internacional.

A NASA apresentou o X1 em 2012, desenvolvido com o IHMC a partir da tecnologia Robonaut 2. O exoesqueleto pode auxiliar ou resistir aos movimentos das pernas. Foi estudado tanto para exercícios de astronautas no espaço quanto para ajudar pessoas com paralisia a caminhar na Terra.

Exoesqueletos Inteligentes Tornando Sua Vida Melhor

Quem já removeu neve no frio ou carregou peso sob o sol entende como um exoesqueleto seria útil. A IA transformou a tecnologia de simples motores em máquinas capazes de prevenir lesões e apoiar a reabilitação. Por isso, a robótica com IA é um setor a acompanhar.

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