Um exoesqueleto que usa machine learning para se adaptar ao ritmo dos passos dos seus utilizadores pode facilitar a caminhada de pessoas com mobilidade limitada.
O exoesqueleto, que se assemelha a uma bota motorizada, é leve e permite que o utente caminhe com relativa liberdade, aumentando a velocidade e reduzindo a quantidade de energia usada nos movimentos.
Desenvolvido por investigadores da Universidade de Stanford (EUA), a sua estrutura é feita com sensores vestíveis baratos, um motor e um pequeno computador Raspberry Pi, alimentado por uma bateria recarregável colocada em volta da cintura. Os sensores são embutidos na bota para medir discretamente a força e o movimento.
Os dados que a bota gera são inseridos num modelo de machine learning, que por sua vez personaliza o suporte do dispositivo, aplicando força no tornozelo para substituir parte da função do músculo da barriga da perna e ajudando o utente a empurrar o chão enquanto dá um passo. Isso torna possível caminhar mais rápido e com menos esforço. É necessária apenas uma hora para o modelo começar a personalização e, como está constantemente a aprender com os dados dos sensores, o dispositivo pode adaptar-se ao longo do tempo conforme a variação da caminhada.
Segundo um artigo da Nature, a equipa descobriu que o dispositivo levou a um aumento de 9% da velocidade de caminhada e uma redução de 17% da energia gasta ao caminhar naturalmente, em comparação com uma caminhada usando sapatos normais. Quando testado contra outros dispositivos comparáveis num tapete rolante, observaram que o exoesqueleto proporcionou cerca de duas vezes a redução do esforço. Os investigadores compararam a economia de energia e o aumento de velocidade a “tirar uma mochila de 13 quilos das costas”.
Embora os exoesqueletos de suporte ao movimento humano existam há anos, estes são difíceis de adaptar ao utilizador individual porque geralmente são grandes e pesados. O seu sucesso tem se limitado em grande parte a passadeiras rolantes dentro de laboratórios e, para além disso, são caros. O exoesqueleto da equipa de Stanford é muito menor do que outros no mercado e, essencialmente, mais fácil de transportar.
Os investigadores afirmam que o exoesqueleto foi capaz de demonstrar, pela primeira vez, a capacidade de economizar energia humana em condições reais do quotidiano. Os investigadores estão otimistas de que o equipamento poderia ajudar os idosos com mobilidade limitada ou pessoas com problemas musculares a movimentarem-se com mais liberdade.
A equipa deve ser capaz de comercializá-lo eventualmente, diz Kaspar Althoefer, chefe do Centro de Robótica Avançada da Universidade Queen Mary de Londres (Reino Unido), que não esteve envolvido no estudo.
“Seria muito útil para aqueles que já não têm tanta força, mas ainda querem continuar a caminhar”, afirma.
Os autores do estudo estão a começar estudos focados na assistência a idosos e acreditam que o dispositivo protótipo poderia ser transformado num produto comercial que poderia ajudar as pessoas nas suas tarefas diárias.
“Esperamos que isso seja um pouco como as bicicletas elétricas”, refere Patrick Slade, que participou no estudo do exoesqueleto enquanto estudante de doutoramento. “Não faz todo o trabalho por si, mas chega a um nível de esforço confortável para as pessoas”.
MIT Technology Review