Americano desenvolve dispositivo que reduz esforço da caminhada

Um pesquisador americano desenvolveu um novo protótipo de engrenagem que aumenta a mobilidade de portadores de deficiência física sem utilizar nenhuma fonte externa de energia. Em forma de "botas", o protótipo funciona com um sistema de molas e alavancas alimentado por eletrodos eletrostáticos - em vez de motores ou baterias - para aliviar o esforço das panturrilhas do usuário.

A inovação foi desenvolvida por Steve Collins, membro sênior do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE) e professor de Engenharia Mecânica da Universidade Carnegie Mellon, nos Estados Unidos.

Collins, que lidera um laboratório especializado em produzir robôs que ajudam as pessoas a caminhar com menos esforço, já havia publicado um artigo na revista Nature, em 2015, descrevendo um dispositivo semelhante, mas o novo protótipo é mais leve e permite mais mobilidade ao usuário.

Segundo Collins, ao contrário do primeiro modelo, que tem funcionamento mecânico, o novo protótipo se baseia na adesão eletrostática, um fenômeno que resulta da transferência de elétrons produzida pelo contato entre dois materiais diferentes.

"Ultrassonografias recentes mostraram que os músculos da panturrilha se comportam mais como engrenagens do que como motores. Então nós criamos uma engrenagem ligada a uma mola que executa uma função parecida e, assim, alivia o trabalho desses músculos, reduzindo a energia necessária para realizar os movimentos em até 7%", disse Collins à reportagem.

O sistema, segundo Collins, consiste em dois eletrodos feitos de folhas de metal finas-, cobertos por um material isolante que, ao receberem uma carga elétrica, aderem uma à outra. O funcionamento é semelhante ao de um capacitor, o componente usado em inúmeros dispositivos para armazenar cargas elétricas. Cada par de eletrodos pesa em média 1,5 grama e tem menor consumo energético que a versão anterior, proporcionando maior mobilidade para o usuário, de acordo com o engenheiro.

Sem nenhum motor ou bateria, o dispositivo funciona com um sistema de molas e alavancas que auxiliam o usuário na hora da caminhada, aliviando o esforço das pernas. Quando o usuário dá um passo com a perna esquerda, uma mola se estende na perna direita, fazendo com que a energia seja armazenada. Quando a perna direita é movimentada, a mola auxilia a impulsão do pé, reduzindo o esforço da panturrilha.

"O dispositivo poderá permitir que pacientes com deficiência física, ou com baixa mobilidade devido a lesões, lidem cada vez mais com tarefas de rotina por conta própria, como levantar e transportar objetos mais pesados, por exemplo", disse Collins.

Leve e eficiente

De acordo com ele, cada par de eletrodos consegue aguentar uma força de até 10 quilos e as engrenagens podem ser utilizadas em conjunto. O dispositivo é 30 vezes mais leve que outros mecanismos semelhantes utilizados para suportar a mesma força e consome até 750 vezes menos energia.

"Sabíamos que a adesão eletrostática seria fundamental para desenvolver um dispositivo ajustável que facilitasse a caminhada de pessoas com limitações. Mas nos nossos primeiros protótipos precisavam de voltagem muito alta para funcionar. Para superar esse problema tivemos que agregar ao nosso campo de estudos o conhecimento da ciência de materiais", explicou.