Sensores que aproveitam a luz dão esperança na reabilitação

29 de agosto de 2023

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pela Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang

Recentemente, uma empresa coreana doou a um hospital um robô vestível, concebido para ajudar pacientes com mobilidade limitada durante a sua reabilitação. Esses pacientes usam este robô para receber auxílio em exercícios musculares e articulares enquanto realizam ações como caminhar ou sentar. Dispositivos vestíveis, incluindo smartwatches ou óculos que as pessoas usam e colados à pele, têm o potencial de melhorar a nossa qualidade de vida, oferecendo um vislumbre de esperança a algumas pessoas, muito parecido com esta inovação robótica.

Os sensores de deformação usados ​​nesses robôs de reabilitação analisam dados traduzindo mudanças físicas específicas em regiões específicas em sinais elétricos. Notavelmente flexíveis, esses sensores são flexíveis e adequados para medir até mesmo as alterações corporais mais sutis, pois são feitos de materiais leves para facilitar a fixação à pele.

No entanto, os sensores de deformação mole convencionais muitas vezes apresentam durabilidade inadequada devido à suscetibilidade a fatores externos, como temperatura e umidade. Além disso, o seu complicado processo de fabricação apresenta desafios para a comercialização generalizada.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Sung-Min Park do Departamento de Engenharia de TI de Convergência e do Departamento de Engenharia Mecânica e Ph.D. o candidato Sunguk Hong, do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), superou com sucesso as limitações desses sensores de deformação suave, integrando a tecnologia de visão computacional em sensores ópticos. Os resultados de suas pesquisas foram apresentados na npj Flexible Electronics.

A equipe de pesquisa desenvolveu uma tecnologia de sensor conhecida como deformação óptica baseada em visão computacional (CVOS) durante seu estudo. Ao contrário dos sensores convencionais que dependem de sinais elétricos, os sensores CVOS empregam visão computacional e sensores ópticos para analisar padrões ópticos em microescala, extraindo dados sobre mudanças. Esta abordagem aumenta inerentemente a durabilidade, eliminando elementos que comprometem as funcionalidades do sensor e simplificando os processos de fabricação, facilitando assim a comercialização do sensor.

Em contraste com os sensores convencionais que detectam apenas deformação biaxial, os sensores CVOS apresentam a capacidade excepcional de detectar movimentos rotacionais triaxiais através do mapeamento de deformação multiaxial em tempo real. Em essência, esses sensores permitem o reconhecimento preciso de movimentos corporais complexos e variados por meio de um único sensor. A equipe de pesquisa fundamentou esta afirmação através de experimentos aplicando sensores CVOS a dispositivos auxiliares em tratamentos de reabilitação.

Através da integração de um algoritmo de correção de resposta baseado em IA que corrige diversos fatores de erro que surgem durante a detecção de sinal, os resultados do experimento mostraram um alto nível de confiança. Mesmo depois de passar por mais de 10.000 iterações, esses sensores mantiveram consistentemente seu desempenho excepcional.