Aplicações civis e militares dos exoesqueletos
Diversos centros de investigação trabalham no desenvolvimento de exoesqueletos para as indústrias médica e militar, dado o interesse suscitado por estas extensões biomecânicas que permitem manipular grandes cargas sem esforço.
A ideia, como acontece com tantos avanços tecnológicos, nasceu num laboratório militar. No início da década de 1960, o centro de investigação do Exército dos Estados Unidos em Natick (Massachusetts) e o Gabinete de Investigação Naval daquele país incumbiram a General Electric de desenvolver um dispositivo que pudesse amplificar a força e a resistência muscular dos soldados. O protótipo, baptizado com o nome de Hardiman, parecia saído de um filme de ficção científica: tratava-se de uma espécie de couraça hidráulica articulada que se adaptava aos antebraços, à bacia e aos pés de um ser humano. Fundamentalmente, o sistema robotizado detectava os movimentos do indivíduo e ordenava às extremidades mecânicas que os copiassem. Em teoria, as garras da máquina permitiam erguer com facilidade pesos de até 700 quilos, uma capacidade que se teria revelado muito útil para manipular cargas delicadas em instalações nucleares e submarinos. Todavia, acabou por ser um enorme fracasso. Deslocava-se de forma tão errática e violenta que era verdadeiramente temerário ajustá-lo ao corpo e conduzi-lo. Apesar disso, é hoje reconhecido como o antecessor remoto de todos os modernos exoesqueletos mecânicos.
Estes dispositivos possuem uma estrutura cinemática semelhante à dos membros do utilizador e desenvolvem força nos pontos em que entram em contacto com a extremidade humana. Por isso, tornam-se adequados para desempenhar dois tipos de tarefas: manipular grandes pesos e facilitar a deslocação de pessoas com diversos tipos de incapacidade muscular.
Armaduras futuristas
Essa é, precisamente, a missão dos sistemas de assistência Stride Management e Bodyweight Support, concebidos pela Honda, o “gigante” da autolocomoção. Umas “ciber-pernas” analisam a forma de andar do indivíduo e ajustam-se à sua passada; além disso, reduzem a carga sobre os membros inferiores quando se exerce actividades que exigem um certo esforço, como subir ou descer escadas.
De igual modo, o fato-robô HAL, da empresa japonesa Cyberdyne (não é por acaso que possui o mesmo nome da companhia que desenvolve o sistema Skynet no filme Terminator), permite melhorar entre duas e dez vezes as capacidades físicas do indivíduo. O exoesqueleto, que se coloca como uma armadura e está equipado com baterias que asseguram um funcionamento contínuo durante duas horas e 40 minutos, detecta os sinais nervosos e antecipa os movimentos do utilizador. O HAL poderá mesmo ser o primeiro destes dispositivos a ser fabricado em série; de facto, no Japão, já pode ser alugado por cerca de 2000 dólares mensais.
Há também o projecto BLEEX, um equipamento para os membros inferiores impulsionado pela Agência de Projectos Avançados em Investigação para a Defesa (DARPA), nos Estados Unidos, e desenvolvido por investigadores da Universidade da Califórnia em Berkeley. O dispositivo permite a um soldado transportar uma mochila de 50 quilos com a mesma facilidade do que se pesasse apenas três.
A mesma filosofia foi seguida pela Berkeley Bionics e pela Lockheed Martin, responsáveis pelo HULC (Human Universal Load Carrier), um dispositivo que transfere o peso para o solo através de uma espécie de patas ergonómicas de titânio. O engenho detecta os movimentos e faz que a armação os acompanhe de uma forma fluida. Assim, o piloto consegue transportar 90 quilos sem partir a espinha na tentativa, mesmo em terrenos bastante escarpados. O dispositivo permite igualmente saltar e correr; a uma velocidade de 4 km/h, reduz o consumo de oxigénio e a fadiga.
Gruas de “vestir”
Um dos protótipos mais espectaculares foi concebido deste lado do Atlântico, no Laboratório de Robótica Perceptual (PERCRO) da Escola Superior de Santa Ana, em Pisa (Itália), um centro especializado na interacção entre pessoas e sistemas tecnológicos avançados. Ali, uma equipa de investigadores coordenada pelo engenheiro Fabio Salsedo desenvolveu o Body Extender, uma extensão biomecânica que transforma, essencialmente, o utilizador num tecnomusculado.
O projecto, que arrancou em 2004, foi apoiado pelo Ministério da Defesa italiano, pelo que ninguém ignora a possível utilização militar. De facto, a função principal seria manipular e deslocar cargas em locais de difícil acesso, uma capacidade que também o torna apropriado, segundo os seus criadores, para operações de resgate. “Trata-se, na realidade, de uma espécie de grua portátil de cerca de 160 quilos”, explicou Salsedo ao diário Il Tirreno.
Os braços mecânicos do dispositivo permitem erguer cargas de até cem quilos como se pesassem apenas dez e, o que se torna ainda mais importante, com grande precisão, pois o factor essencial é tentar seguir os movimentos do piloto da forma mais suave e natural possível. Para isso, o exoesqueleto italiano está equipado com 22 motores eléctricos controlados a partir do interior da estrutura, e possui articulações semelhantes às humanas, para poder colocar as extremidades mecânicas numa grande variedade de ângulos. O inconveniente, segundo a equipa, é que isso tende a aumentar o peso do conjunto e a torná-lo mais aparatoso, o que reduz a sua eficácia.
Apesar disso, o desafio mais importante foi conseguir que a estrutura mantenha o equilíbrio. A solução reside na distribuição da massa pelas articulações, semelhante à que se verifica no ser humano. No final, o design teve de cingir-se a uma premissa: o exoesqueleto não deve ser muito maior do que uma pessoa.
Os peritos concordam que, no futuro, estas máquinas irão ajustar-se ainda mais ao corpo humano (poderão ser usadas como um fato), as suas capacidades serão potenciadas e, sobretudo, será aperfeiçoado o sistema de controlo, seguramente baseado em interfaces perfeitamente sincronizadas com o sistema nervoso do piloto, uma possibilidade que já leva os fãs incondicionais do Homem de Ferro a esfregar as mãos de satisfação.
A.A.
Para saber mais
http://www.percro.org/ Laboratório de Robótica Perceptual PERCRO.
http://www.cyberdine.jp/english O exoesqueleto da Cyberdine.
SUPER 147
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