Algoritmo pode melhorar próteses e exoesqueletos controlados pelo cérebro
Uma equipe de pesquisadores do MIT Media Lab desenvolveu um algoritmo que promete melhorar bastante o rastreamento simultâneo de qualquer número de ímãs. Isso tem implicações significativas para próteses, realidade aumentada, robótica e outros campos.
rastreamento magnético
A estudante Cameron Taylor, pesquisadora líder da abordagem no grupo Biomechatronics do Media Lab, diz que o algoritmo reduz drasticamente o tempo que leva para os sensores determinarem as posições e orientações dos ímãs incorporados no corpo, madeira, cerâmica e outros materiais.
“Sonho há anos com uma abordagem minimamente invasiva para o controle de próteses, e os ímãs oferecem esse potencial”, diz Hugh Herr, professor de artes e ciências de mídia do MIT e chefe do grupo de Biomecatrônica. “Mas as técnicas anteriores eram muito lentas para rastrear o movimento do tecido em tempo real com alta largura de banda”.
O trabalho, “Rastreamento de baixa latência de vários ímãs permanentes“, foi publicado pelo IEEE Sensors Journal.
Durante anos, as próteses contam com a eletromiografia para interpretar mensagens do sistema nervoso periférico de um usuário. Eletrodos ligados à pele adjacente aos músculos medem os impulsos liberados pelo cérebro para ativá-los.
É um sistema menos do que perfeito. A capacidade dos eletrodos de detectar sinais que mudam ao longo do tempo, bem como estimar o comprimento e a velocidade do movimento muscular, é limitada e o uso dos dispositivos pode ser desconfortável.
Os cientistas há muito tentam descobrir uma maneira de usar ímãs, que podem ser incorporados no corpo indefinidamente, para controlar a robótica de alta velocidade. Mas eles continuaram enfrentando um grande obstáculo: os computadores demoraram muito para determinar com precisão onde estavam os ímãs e iniciar uma reação.
“O software precisa adivinhar onde estão os ímãs e em que orientação”, disse Taylor. “Ele verifica o quão bom seu palpite é dado ao campo magnético que vê e, quando está errado, tenta várias vezes até chegar ao local”.
Esse processo, que Taylor compara com um jogo de quente e frio, exige muito cálculo, o que atrasa o movimento. “Os sistemas de controle robótico requerem velocidades muito altas em termos de reatividade”, diz Herr. “Se o tempo entre a detecção e a atuação por uma plataforma projetada for muito longo, pode ocorrer instabilidade do dispositivo.”
Para diminuir o atraso no rastreamento do ímã, um computador precisaria identificar rapidamente qual direção era “mais quente” antes de adivinhar a localização de um ímã.
Taylor e membros de sua equipe de pesquisa tiveram que resolver outro problema que complica o rastreamento de ímãs: distúrbios no campo magnético da Terra. Os métodos tradicionais de eliminar essa interferência não eram práticos para o tipo de sistema móvel compacto necessário para próteses e exoesqueletos.
A equipe conseguiu uma solução programando seu software de computador para procurar o campo magnético da Terra como se fosse simplesmente outro sinal magnético.
Eles então testaram seu algoritmo usando um sistema com uma série de magnetômetros rastreando até quatro pequenos ímãs parecidos com pérolas. O teste demonstrou que, em comparação com os sistemas de rastreamento magnético de última geração, o novo algoritmo aumentou as larguras de banda máximas em 336%, 525%, 635% e 773% quando usado para rastrear simultaneamente um, dois, três e quatro ímãs respectivamente.
O novo algoritmo significa, de acordo com Taylor e Herr, que o rastreamento de alvos magnéticos pode ser estendido para aplicativos de alta velocidade e em tempo real que exigem o rastreamento de um ou mais alvos, eliminando a necessidade de um conjunto fixo de magnetômetros. O software habilitado com o novo algoritmo poderia melhorar muito o controle reflexivo de próteses e exoesqueletos, simplificar a levitação magnética e melhorar a interação com dispositivos de realidade aumentada e virtual.
“Todo tipo de tecnologia existe para implantar no sistema nervoso ou nos músculos para controlar a mecatrônica, mas normalmente existe um fio através dos limites da pele ou eletrônicos embutidos no corpo para fazer a transmissão”, diz Herr. “A beleza dessa abordagem é que você está injetando pequenas esferas magnéticas passivas no corpo e toda a tecnologia permanece fora do corpo”.
Conheça todos os tipos de ímãs da MagTek
Caroline Ramos
Ei, sua solicitação foi enviada com sucesso!
Tire todas as dúvidas. Converse agora mesmo com um especialista.
Mande um e-mail: magtek@magtek.com.br
