Na competição internacional Cybathlon, pessoas com deficiências físicas realizam tarefas rotineiras com o auxílio de tecnologia assistiva que pode ser perfeitamente integrada à vida cotidiana. Abaixo, apresentamos três equipes da ETH que colocarão suas soluções inovadoras à prova no evento deste outubro.
Ajuda de um amigo de quatro patas
Desenvolvido pelo Robotics Systems Lab na ETH Zurich, o ALMA é um robô quadrupedal equipado com uma série de sensores e um braço robótico. Ao contrário de outras inscrições na disciplina Cybathlon para robôs assistivos, todos presos a uma cadeira de rodas, o ALMA se move autonomamente em suas próprias quatro pernas, controlado pelo piloto paraplégico Sammy Kunz por meio de um quadstick – um tipo de joystick operado pela boca. Implantar o robô como um sistema separado fornece maior mobilidade, dizem os gerentes de equipe Carmen Scheidemann e Andrei Cramariuc. “Mas nosso maior trunfo também é nosso maior passivo”, explica Scheidemann. “Porque temos que garantir que o ALMA se mova com segurança sem esbarrar em nenhum objeto.” Na competição, a equipe tem dez minutos para completar dez tarefas diárias. Por exemplo, o piloto deve usar o robô para abrir uma porta e depois fechá-la atrás de si, ou para pegar uma maçã e segurá-la de forma que o piloto possa dar uma mordida. O quadstick usado com o ALMA possui vários tubos. Soprando ou sugando, o piloto consegue controlar os diferentes eixos do robô: seja sua plataforma quadrúpede ou seu braço de preensão.
“Em um evento preliminar em fevereiro, tivemos oito minutos para concluir quatro tarefas”, diz Scheidemann. “No final, precisávamos de pouco mais de seis.” A equipe está, portanto, confiante em alcançar uma boa pontuação no próximo campeonato. Em preparação para o evento de outubro, vários refinamentos no ALMA foram feitos em estreita cooperação com Kunz. A maioria deles envolveu o aprimoramento dos controles para que Kunz pudesse operar o robô com o mínimo de prática possível. “Sugerimos uma melhoria, e Sammy nos dá feedback sobre o que funciona para ele e o que não funciona”, explica Scheidemann. “Então fazemos as modificações necessárias.” Enquanto 15 horas de prática eram necessárias antes do evento preliminar em fevereiro, as melhorias no sistema de controle agora reduziram drasticamente os tempos de preparação.
Ambos os gerentes gostaram muito de trabalhar com Kunz. “É realmente gratificante trabalhar em um projeto que tem o potencial de trazer uma melhoria tão grande na vida cotidiana de pessoas com deficiência”, diz Cramariuc. Os robôs ANYmal, que fornecem a plataforma quadrupedal para o ALMA, já estão em uso para uma variedade de trabalhos industriais, incluindo a inspeção de plataformas de petróleo. O desafio atual é implantar robôs assistivos não apenas em ambientes controlados, mas também em situações cotidianas. A equipe continuará a refinar o ALMA. “Mas levará alguns bons anos até que a plataforma esteja pronta para o mercado”, adverte Scheidemann. “Ainda estamos muito no estágio experimental.”
Este texto apareceu na edição de 24/03 da revista ETH Globe.
Câmeras e uma correia vibratória
Pressionar a campainha certa, encontrar um assento livre e navegar por uma área contendo obstáculos de várias alturas são apenas alguns dos desafios que o piloto cego Lukas Hendry enfrentará na Corrida de Assistência à Visão no Cybathlon. O suporte técnico vem da equipe do Sight Guide, que guiará Hendry usando dados de duas câmeras presas ao seu peito. Patrick Pfreundschuh, um dos gerentes da equipe, descreve como a tecnologia funciona: “Usamos uma câmera para posicionamento – ou seja, para nos dizer onde Lukas está e para onde ele está indo. A outra é uma câmera de profundidade que faz medições 3D da área ao redor.” Há também uma terceira câmera que o piloto segura na mão para auxiliar em tarefas que exigem que os objetos sejam examinados com mais detalhes. Todas as três câmeras transmitem informações para um computador pequeno e leve que Hendry carrega nas costas. O computador processa os dados e envia a Hendry as instruções correspondentes por meio de um sinal de áudio. Encontrar um sistema com poder de computação suficiente foi surpreendentemente difícil, diz Pfreundschuh: “Quando seu piloto está na corrida, você precisa processar a entrada o mais rápido possível. Caso contrário, ele pode colidir com um obstáculo, o que é obviamente algo que queremos evitar!” A equipe do Sight Guide está esperançosa sobre fazer mais melhorias antes do Cybathlon, como tornar os sinais de áudio que transmitem as instruções mais facilmente compreensíveis. Além do computador e das câmeras, Hendry também usa um cinto vibratório especial que lhe diz em que direção se mover. “Não queremos dizer exatamente como esse cinto funciona, porque é o que nos dá nossa vantagem competitiva!” diz Pfreundschuh com um sorriso.
A equipe do Sight Guide é formada por doutorandos e alunos do Autonomous Systems Lab da ETH Zurich, do Robotics and Perception Group da University of Zurich e do Institute for Mechatronic Systems da Zurich University of Applied Sciences (ZHAW). Para os doutorandos, o Cybathlon é inspirador e agradável, e é por isso que eles ficam felizes em trabalhar no projeto em seu tempo livre. A cada um ou dois meses, eles se encontram com Hendry para realizar simulações das tarefas que enfrentarão no Cybathlon. Hendry então fornece feedback – por exemplo, sobre a rapidez com que ele recebe as instruções – e muitos dos ajustes que ele sugere podem ser aplicados na hora. Trabalhar com o piloto é uma das coisas que torna este projeto tão especial, diz Pfreundschuh: “É ótimo ver Lukas navegando por tarefas que seriam impossíveis para ele sem nossa tecnologia. Fico feliz e orgulhoso de ver os benefícios que podemos oferecer para pessoas cegas simplesmente colocando a teoria em prática.” O objetivo é continuar aprimorando a tecnologia depois que o Cybathlon terminar – e Pfreundschuh espera encontrar uma nova geração de estudantes dispostos a assumir o comando.
Viva o CYBATHLON 2024 ao vivo!
A terceira edição do campeonato único iniciado pela ETH Zurich acontece na SWISS Arena em Kloten de 25 a 27 de outubro de 2024. Cybathlon é uma competição na qual pessoas com deficiência competem para realizar tarefas cotidianas com o auxílio de tecnologia assistiva de última geração. Você pode esperar assistir equipes do mundo todo competindo em competições emocionantes em oito disciplinas – bem como um programa de apoio interativo. Compre seus ingressos aqui.
Sentindo o chão enquanto usa prótese
Uma desvantagem fundamental de uma perna protética é que os usuários não conseguem sentir o chão sob seus pés. A ausência de feedback sensorial sobre onde seu pé está posicionado e quão firmemente ele está tocando o chão dificulta a caminhada, especialmente em terrenos irregulares ou ao subir escadas. Esta é a principal razão pela qual muitos pacientes decidem não usar uma prótese. Mas não precisa ser assim, como Stefan Poth descobriu desde que se tornou piloto no Cybathlon. Ele está participando da competição com sua própria perna protética, que foi equipada com uma palmilha especial no calçado. Desenvolvida pela equipe NeuroLegs, esta palmilha é equipada com sensores que coletam informações sobre o que os pesquisadores chamam de interação pé-solo. Isso inclui feedback sobre se o peso de Poth está no dedo do pé, na parte do meio ou no calcanhar de seu pé protético. Dados sobre onde ele está pisando são enviados para um microprocessador preso à sua cintura. O computador processa os dados e os converte em estimulação elétrica ativando eletrodos em um cinto elástico que Poth usa em volta do coto da perna. “Dependendo de onde Stefan está pisando, a estimulação elétrica é aplicada em tempo real na parte da frente, lateral ou traseira do coto para replicar a sensação que normalmente seria percebida no pé”, diz Noemi Gozzi, co-gerente da equipe NeuroLegs.
A equipe de Poth para a corrida de prótese de perna é composta por estudantes do Laboratório de Neuroengenharia da ETH Zurique. Afiliado ao Departamento de Ciências da Saúde e Tecnologia, o laboratório é liderado pela professora da ETH Stanisa Raspopovic. A equipe deste ano está construindo sobre a valiosa experiência adquirida no Cybathlon anterior, quatro anos atrás. “Em vez de começar do zero, conseguimos realmente melhorar nossa tecnologia este ano. Por exemplo, a tornamos muito mais amigável ao usuário”, diz Valerio Aurucci, o segundo dos dois gerentes da equipe. O cinto que Poth usa em volta do coto da perna foi desenvolvido pela equipe deste ano para evitar ter que prender eletrodos à sua pele um por um, o que também tornou o sistema mais confiável.
Gozzi enfatiza o quão gratificante é ver sua pesquisa sendo colocada em prática: “Estamos tentando desenvolver sistemas que tornarão o dia a dia das pessoas mais fácil. A reação de Stefan quando sentiu uma sensação em seu pé pela primeira vez foi algo muito especial – e certamente compensou todas aquelas horas no laboratório!” O Neuroengineering Lab é um dos principais grupos de pesquisa que trabalham com estimulação nervosa periférica, e Aurucci vê
principais benefícios na solução inovadora que desenvolveram: “A maior vantagem é que nosso sistema pode ser usado com qualquer prótese.” Chegar a um produto pronto para o mercado exigirá mais desenvolvimento e recursos de segurança adicionais. Os dois gerentes de equipe – ambos fazendo doutorado na ETH – estão, portanto, considerando cuidadosamente seu próximo passo. Eles devem se ater à pesquisa e entregar o NeuroLegs para a próxima geração ou mergulhar nos negócios criando uma spin-off? O futuro é deles para decidir.
Débora Kyburz