Notícia

Projeto de robótica cria assistente de navegação para auxiliar a mobilidade de pessoas tetraplégicas

Antonio Scarpinetti, Jornal da Unicamp

Fonte

Jornal da Unicamp

Data

quinta-feira, 23 março 2023 21:15

Áreas

Ciência de Dados. Computação. Engenharia Biomédica. Inteligência Artificial. Ortopedia. Robótica. Simulação Computacional. Sistemas de Controle.

Não bastam preconceito, exclusão social e falta de autonomia para se deslocar. Para quem é tetraplégico, conduzir uma cadeira de rodas motorizada costuma ser exaustivo. Embora onerosos, os modelos atuais pecam pela ausência de recursos que ajustem velocidade e direção de acordo com o fluxo de transeuntes ou que possibilitem manobrar o equipamento com mais segurança e precisão – principalmente em vias estreitas ou sinuosas. Tampouco oferecem a opção de controle da navegação. Diante dessas lacunas, João Vitor Assis e Souza desenvolveu um assistente de navegação modular de baixo custo como projeto de mestrado em Robótica Assistiva – área em que a tecnologia é empregada para criar aparelhos que deem suporte a pessoas com deficiência –, na Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (Feec) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

“Vi uma palestra sobre robótica assistiva do professor Eric Rohmer [da Feec] ainda na graduação, na Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF). Foi meu primeiro contato com esse tipo de pesquisa, o que despertou o meu interesse”, lembrou João Vitor, cujo mestrado foi orientado justamente pelo professor que o inspirou. Já a ideia para seu projeto foi ganhando forma após tomar conhecimento sobre pesquisas em que tetraplégicos revelaram o desejo de retomar sua autonomia quando utilizam suas cadeiras de rodas robóticas. “Meu objetivo é oferecer uma gama de possibilidades para que o usuário esteja efetivamente no controle do que está fazendo”, contou o pesquisador.

Orientador da pesquisa, o professor Dr. Eric Rohmer ressaltou o ineditismo do trabalho: “Não existe ainda no mercado esse tipo de aparelho, com tudo o que o João desenvolveu. Um aparelho que entenda o ambiente e que possa tomar decisões no sentido de ajudar o cadeirante”, avaliou. Vinculada a um dos mais longevos projetos em andamento, o Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia (Brainn), fundado há 11 anos no escopo do Cepid (Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão), a pesquisa contou com financiamentos múltiplos – da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), do próprio Brainn e de uma empresa alemã de motores.

O projeto, esclareceu João Vitor, é composto por três módulos, para poder fornecer diferentes níveis de assistência. Para cada um, foi desenvolvido um algoritmo específico – utilizando métodos de inteligência computacional – que funciona como um controlador de velocidades e modulador. Todos [os módulos] foram instalados em um microcomputador embarcado em uma cadeira de rodas robotizada.

Compartilhando o controle

Batizado de módulo de controle compartilhado, o primeiro módulo depende da atuação conjunta entre quem está na cadeira e o algoritmo. Tendo em mente a necessidade de manter os custos baixos, 16 sonares e dois lasers unidimensionais foram posicionados na cadeira e, segundo o engenheiro, “captam os obstáculos em seu entorno e os classificam em um mapa polar que permite 30 possibilidades teóricas de arranjo de obstáculos possíveis”.

Registrando o ambiente, esses sensores permitem o controle da velocidade a ser adotada pelos motores, funcionando como uma camada de segurança. Já o cadeirante define a direção a ser tomada utilizando uma interface – um aplicativo de smartphone instalado no veículo –, que lê seus comandos faciais, indo para frente, para trás, para a esquerda e para a direita. Forma-se, assim, um mecanismo anticolisões.

Por um lado, a escolha por sonares e lasers e, de outro, por um aplicativo de celular que captasse diferentes posições faciais, posteriormente transformadas em comandos para a cadeira, não foi puramente econômica, ressaltou o professor Rohmer. “Nossa preocupação era trabalhar com aparelhos que possibilitassem uma leitura mais sensível do ambiente e dos comandos faciais.” Os assistentes disponíveis, de acordo com o professor, não conseguem obter informações com a riqueza de detalhes desejada.

No segundo módulo, o controle da direção é assumido pela rede neural da cadeira, poupando o usuário da obrigação extenuante de dividir sua atenção entre a tela do seu celular, o ambiente ao seu redor e seu veículo para conseguir sair de um espaço diminuto. Concebeu-se, então, uma espécie de 1piloto automático1.

Desenvolvido com base em uma heurística e treinado no simulador 3D já utilizado na primeira fase da pesquisa, esse módulo também trabalha com as informações fornecidas pelos sonares e lasers instalados na máquina. Entretanto, ao contrário do módulo anterior, somente entra em ação após ser ativado com um comando do usuário, via interface (aplicativo de leitura facial).

Já o terceiro módulo, de velocidade adaptativa, permite uma condução mais harmônica, seguindo o fluxo de pessoas em locais de grande circulação, como aeroportos, shoppings e universidades.

Diferentemente dos dois módulos anteriores, pontuou João Vitor, o terceiro módulo funciona com base em informações fornecidas por um radar de ondas milimétricas, igualmente acoplado à cadeira. Esse radar, explicou o pesquisador, rastreia a distância e a velocidade de qualquer obstáculo – uma pessoa, um objeto – que estiver se movendo na região frontal do veículo. “O algoritmo utiliza essas informações como referência para calcular a velocidade máxima da cadeira e ir ajustando o ritmo, no controlador, seguindo a movimentação geral”, esclareceu o pesquisador. Serve, portanto, como mais um mecanismo de segurança.

Acesse a notícia completa na página do Jornal da Unicamp.

Fonte: Mariana Garcia, Jornal da Unicamp.  Imagem: João Vitor Assis e Souza, autor da dissertação: “Meu objetivo é oferecer uma gama de possibilidades para que o usuário esteja efetivamente no controle”. Fonte: Antonio Scarpinetti, Jornal da Unicamp.

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