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FIAP SINGULARITY UNIVERSITY



O FUTURO DA ROBÓTICA PODE MELHORAR A VIDA
         DAS PESSOAS COM DEFICIÊNCIA FÍSICA?

                                    Victor Sheiji Sato
                                 sato.victor@gmail.com
                            Orientador: Ms. Eduardo Endo


                                         RESUMO

A robótica assistiva ou de apoio é a área da robótica que pesquisa, estuda e desenvolve
mecanismos voltados para ajudar seres humanos, principalmente àqueles que possuem
alguma deficiência física, seja ela congênita ou adquirida. Esta área da robótica está em
grande ascensão devido aos grandes avanços tecnológicos, a consequente baixa de
custos em eletroeletrônica e em recursos computacionais. Com isso a construção de
aparelhos cada vez mais eficazes para ajudar pessoas com deficiências físicas,
principalmente de locomoção, está tornando-se mais frequente e trazendo resultados
melhores para a humanidade. Ainda existem muitos desafios a serem vencidos pela
robótica, como a falta de padronização de hardware e software, e o principal e maior
desafio de todos: tornar a robótica mais próxima da essência do ser humano, capturando,
analisando e compreendendo sentidos, intenções e estímulos, aumentando a
independência e inclusão social daqueles com necessidades especiais, ou seja, tornar a
robótica ainda mais útil para as necessidades do ser humano.

Palavras-chave: robótica assistiva humanoides próteses.


                                       ABSTRACT

Assistive robotics is a part of robotics that research, study and develop devices to help
people specially those who have a physical disability, whether congenital or acquired. This
robotic’s area is growing because of the technological advancements with the consequent
lower costs in electronics and computing resources. So, the construction of this kind of
devices is getting better, increasingly effective in helping people with disabilities, especially
mobility, and is becoming more frequent and bringing better results for humanity. There are
still so many challenges to be overcome by robotics, for example the standardization of
hardware and software, but the major challenge for all is: make robot closer to the essence
of the human being, capturing, analyzing and understanding the feelings, intentions and
stimuli, increasing independence and social inclusion of those who have special needs i.e.
make robotics more useful for human.

Keywords: assistive robotics humanoid prosthesis.
INTRODUÇÃO


O futuro da robótica pode melhorar a vida das pessoas com necessidades
especiais? Sim, é possível. Segundo Dan Barry, ex-astronauta da NASA, a
robótica hoje ainda não é muito útil ao ser humano, mas as pesquisas neste
ramo atualmente tem foco em melhorar a vida das pessoas e seus avanços
demonstram que é possível fazer dispositivos úteis aos seres humanos,
principalmente na área da robótica assistiva e com equipamentos para
ajudar na locomoção de pessoas com deficiência.
O propósito deste artigo é obter uma visão geral da robótica assistiva, sua
evolução ao longo dos anos e as inovações obtidas com o resultado de
pesquisas e estudos, além de levantar as dificuldades e obstáculos para os
novos   desafios    para   criação   de    mecanismos      mais    próximos    às
necessidades de seres humanos com deficiências físicas. Bricher (2008)
define que:
                   [...] Para ajudar o ser humano na reabilitação os robôs tem que
                   compreender como funcionam os seres humanos. Os robôs devem
                   ser capazes de detectar intenções e suportar a movimentação do
                   paciente, motivando o paciente.

Esta é a principal razão e também a maior dificuldade da robótica na
construção dos equipamentos para ajudar as pessoas, tornar os
dispositivos mais precisos e inteligentes, capazes de compreender
intenções humanas e interpretar sensações e estímulos.
Atualmente existem várias pesquisas na robótica, por exemplo, na
construção de próteses inteligentes que são utilizadas por pessoas com
alguma deficiência física motora congênita ou adquirida, de forma a
propiciar alguma mobilidade para a mesma (MOURA et. al, 2011).
Por isso é importante estudar as variadas linhas de pesquisa e
compreender as principais dificuldades a serem vencidas pela robótica, bem
como as principais expectativas de avanço de acordo com o mercado, as
evoluções tecnológicas e os incentivos à inovação para ajudar as pessoas.
O método utilizado para a construção deste artigo foi baseado em
pesquisas exploratórias sobre o assunto, com a busca das informações em
artigos e textos publicados por reconhecidos autores, professores,
estudantes entre outros.
Para analisar a aplicação da robótica tendo como objetivo ajudar as
pessoas com deficiência física em relação à mobilidade, circunscrito à área
de Robótica Assistiva ou de Apoio, a presente pesquisa se organizou em
torno de 4 tópicos. O primeiro item apresenta a Robótica Assistiva, fazendo
uma avaliação de como a robótica deixou de ser vista somente como área
de pesquisa e estudo voltada para a indústria e evolução de processos de
manufatura, passando a ter estudos e desenvolvimento de equipamentos
voltados para ajudar também seres humanos em relação as suas
deficiências, principalmente em relação a mobilidade dos membros. Em
segundo lugar, é feita a apresentação dos desafios da robótica, e
consequentemente da robótica assistiva, para a construção de novos
dispositivos que sejam eficazes e satisfaçam as necessidades dos usuários.
No terceiro tópico temos as aplicações práticas da robótica atualmente e
seus principais resultados e benefícios para deficientes com dificuldades em
locomoção. E por fim apresentamos algumas expectativas em relação ao
futuro da robótica e da construção de novos equipamentos.


                           1. Robótica Assistiva


Robótica trata-se da ciência que estuda os robôs, termo que veio do checo
“robota”, que significa servo ou escravo. A princípio a robótica foi uma área
que se desenvolveu no âmbito industrial, com máquinas que realizavam
trabalhos repetitivos em linhas de produção, substituindo o trabalho dos
humanos em atividades rotineiras do trabalho. A Robótica ou o estudo de
robôs também pode ser definida como uma disciplina da engenharia, onde
funcionalmente, um robô é um agente físico que tem a capacidade de
executar   movimentos       para   realizar   alguma   tarefa   (MING   XIE,
FUNDAMENTALS OF ROBOTICS).
Mas com o passar do tempo, a robótica começou a ter outros focos de
estudo, pesquisa e desenvolvimento, que não voltados somente para a
construção de máquinas para indústria. Uma dessas linhas é a robótica
assistiva, que é uma das vertentes da robótica voltada para o
desenvolvimento de equipamentos que possam ajudar as pessoas,
principalmente com algum tipo de deficiência física, seja esta qual for sua
origem, mitigando suas limitações e ampliando suas capacidades, de forma
a promover a independência e a inclusão.
E esta é uma das áreas da robótica que vem se desenvolvendo com
destaque nas últimas décadas, construindo mecanismos capazes de
auxiliar seres humanos com alguma deficiência ou dificuldade, sendo que
um de seus principais focos está na criação e evolução de equipamentos
para   reabilitação   de   pacientes   com necessidades       especiais     para
locomoção, seja por doença congênita, adquirida ou por acidentes, como
exemplo a criação de próteses (membros mecânicos, controlados por
sensores), cadeiras de rodas inteligentes, robôs humanoides para ajudar
em tarefas rotineiras, robôs assistivos sociais entre outras tecnologias.
Esta área da robótica tem demonstrado grandes avanços com criações que
facilitam a adaptação às necessidades das pessoas, possibilitando o
desenvolvimento de capacidades que antes não eram possíveis ou eram
muito árduas para serem realizadas devido à deficiência. Uma simples
cadeira de rodas antigamente exigia que o indivíduo tivesse que aumentar
muito a força em seus braços para locomover-se, e com o avanço da
robótica assistiva, hoje cadeiras automatizadas e inteligentes são capazes
de permitir a fácil locomoção do indivíduo nos mais variados ambientes.
Porém, assim como a robótica em geral, a assistiva ainda precisa vencer
muitos desafios em relação ao uso de tecnologias – novos dispositivos são
criados e é necessário avaliar e empregar da melhor forma possível, – o
design de criação dos equipamentos, que afeta diretamente a questão da
usabilidade, provendo um dispositivo realmente eficaz e que satisfaça as
necessidades dos usuários, permitindo exercer tarefas de forma natural e
possibilitando sua integração à sociedade; além disso, devem ser
considerados pontos como eficiência energética e a segurança, onde os
mecanismos devem ser severamente testados e aprovados para que
possam ser utilizados por pessoas, e que sejam ecologicamente corretos,
além de possuir boa autonomia em relação ao consumo de energia que
utilizam para seu funcionamento. Estes são alguns desafios que a robótica
assistiva ainda precisa vencer para o sucesso na criação de dispositivos
cada vez mais eficazes e mais próximos das reais necessidades da
humanidade.


                    2. Desafios da robótica assistiva


 A robótica assistiva, assim como a robótica em geral, possui diversos
 desafios a serem vencidos para o sucesso na construção de novos
 dispositivos que satisfaçam as necessidades dos seres humanos e
 contribuam para a sociedade.
 Um dos grandes desafios da robótica (e da robótica assistiva) é a falta de
 padronização em termos de hardware e software, o que acaba dificultando
 no controle e na real medição da evolução das construções de
 dispositivos, pois diversas empresas e pessoas podem desenvolver uma
 ideia semelhante de formas diferentes, mas que possuem um objetivo em
 comum, fazendo com que nem todos os dispositivos construídos sejam de
 fato utilizados. Além disso, o conhecimento e a experiência acabam sendo
 descentralizados e nem sempre podem ser levados como referência, pois
 dependem da tecnologia utilizada (hardware e/ou software). Esta falta de
 padrão também já foi enfrentada em tempos atrás pelo mundo da
 computação, hoje mais consolidado e estável, após décadas de
 experiências   e    desenvolvimentos   diversos   que   ajudaram para   o
 amadurecimento e crescimento das empresas de hardware e software em
 geral, fortalecendo as corporações e criando uma enorme massa de
 conhecimentos que hoje são referências para futuras criações.
 Em “A Robot in Every Home”, de Bill Gates, o autor compara o mundo da
 robótica com o da computação quando no passado, há 30 anos – em seu
 princípio, quando ainda havia muitas ideias e pouco uso prático – assim
 como hoje a robótica ainda possui grande parte de suas invenções em
brinquedos e protótipos não muito funcionais ou que não foram altamente
testados e verificados para serem suficientemente seguros e confiáveis
para serem utilizados por seres humanos; e em contrapartida, após essas
três décadas hoje a computação é uma realidade no dia a dia de
praticamente todo ser humano, seja em atividades na sua casa, escola ou
trabalho, enquanto a robótica ainda necessita de amadurecimento e
investimentos para ganhar mercado e confiança.
Outro grande desafio a ser vencido está na aproximação entre homem-
máquina, onde os dispositivos precisam ser adaptados cada vez mais ao
ser humano em relação aos sentidos (tato, audição, visão), ou seja, é
necessário realizar a construção de humanoides e dispositivos ainda mais
próximos de seres humanos que de máquinas, capazes de reconhecer,
por exemplo, superfícies, sons e imagens em diferentes ambientes da
mesma forma que seres humanos são capazes, discernindo pequenas
diferenças em detalhes e características e realizando reconhecimentos por
meio de mecanismos altamente complexos, aumentando assim a
complexidade e dificuldade no desenvolvimento de softwares e rotinas
para uso em robôs na tecnologia assistiva, além da necessidade cada vez
maior de hardware (sensores) cada vez mais especialista e de alta
sensibilidade, possibilitando a simulação de estímulos cada vez mais
próximos dos sentidos humanos.
Infelizmente este desafio de trazer para mais perto a robótica em relação
aos seres humanos ainda está longe de ser vencido. Tondu e Bardou
(2009) relata que apesar de termos avanços, ainda estamos longe de uma
solução:
                “A estreita relação entre a pessoa com deficiência, os robôs e o
                ambiente faz com que o problema da eficiência dos dispositivos da
                robótica de apoio seja muito difícil e, apesar de alguns resultados
                parciais de sucesso, ainda não existe uma solução definitiva.”


O desafio está ligado não somente ao hardware, mas também ao software
onde cada vez mais se aplicam tecnologias e estudos no desenvolvimento
da inteligência artificial e no tratamento de comandos processados pelas
máquinas de forma a reproduzir naturezas humanas (como andar, segurar,
etc). Os desafios do desenvolvimento de software estão fortemente
 associados à evolução dos protótipos, pois é através da conversão de
 sinais em códigos e interpretações inteligentes que tornam possível o
 funcionamento correto. Entretanto, esses algoritmos estão longe do ideal,
 apesar de solucionarem problemas e atenderem em partes necessidades
 das máquinas, eles ainda precisam de evolução para satisfazer
 completamente as necessidades humanas de forma plena.


          3. Aplicações práticas da robótica assistiva


Com a evolução da informática e, consequentemente, da robótica, a baixa
de preços em dispositivos eletrônicos, circuitos e sensores, e o momento de
alta na indústria de desenvolvimento de softwares, a robótica torna-se uma
grande área em evolução. Grandes invenções são construídas a partir de
inovações ou em cima de ideias antigas – como o exemplo da cadeira de
rodas automática e inteligente; ou então baseadas em conceitos do mundo
real e animais – como a criação de um robô inspirado no cão guia
(NGUYEN, H., KEMP, C., 2008).
As aplicações práticas da robótica assistiva no mundo acontecem em
diversos cenários, desde as mais simples até as mais complexas.
Neste artigo focaremos nas tecnologias desenvolvidas e em evolução
voltadas para ajudar na locomoção de pessoas com deficiência ou
dificuldades, como é o caso do robô humanoide ASIMO (Advanced Step in
Innovative Mobility), construído e concebido pela Honda Motor Co., Ltda.,
em 2000, com objetivo de ser um auxiliar para tarefas simples, obedecendo
comandos de voz e sendo conhecido como o mais avançado robô
humanoide do mundo.
Em 2009 a Honda lançou o exoesqueleto que ajudava pessoas com
dificuldade em locomoção. Poucos anos após, em 2011, foi desenvolvido o
eLEGS pela Berkeley Bionics, sendo chamado a princípio de HULC (Human
Universal Load Carrier), pelo qual paraplégicos conseguem locomover-se
por meio de uma interface homem-máquina controlada por sensores
capazes de realizar a leitura do usuário, identificando a intenção e
realizando o movimento conforme a intenção do usuário.
Outros usos atuais da robótica para ajudar pessoas está no uso da
tecnologia bluetooth® para sincronizar o movimento das pernas. E
recentemente ainda foram desenvolvidos dois métodos promissores que se
aproveitam dos sinais elétricos nos músculos e nervos de amputados –
myoeletric e TMR (targeted muscle reinnervation) – que podem permitir até
mesmo o controle total e consciente do membro para fazer tarefas
complexas, como agarrar um objeto pequeno, fechar um zíper ou segurar
um frágil copo de vidro, segundo Rebecca Xu em “The Technoloy of the
Future is Here”, 2012.
Diversas outras invenções e inovações são lançadas frequentemente com
objetivo de promover a reabilitação de pessoas com deficiência nos
membros superiores ou inferiores, permitindo a independência e inclusão
destas no mundo.


             4. Expectativas para a robótica assitiva


 Ainda que com grandes desafios a serem vencidos, a robótica assistiva
 conta com incentivos muito maiores que justificam a sua evolução e
 crescimento durante os últimos anos, e com expectativas promissoras
 para o seu futuro.
 Uma das razões para o grande crescimento e evolução está na redução
 de custo dos equipamentos eletrônicos como sensores e circuitos
 eletrônicos integrados (chip), após o início da informática e da criação dos
 computadores e dos microprocessadores.
 Com isso, o uso de sensores e das modernas atualizações tecnológicas
 na eletroeletrônica cada vez mais vem aumentando no mundo da robótica
 assistiva, podendo ser utilizados em protótipos e assim serem estudados,
 permitindo a compreensão e evolução dos mais variados sistemas para
 automação e construção de robôs cada vez mais “inteligentes”. Ao mesmo
 tempo, o feedback dessas experiências e do uso em robôs para solucionar
problemas na vida das pessoas possibilita a melhoria contínua nos mais
variados sensores e sistemas, como GPS, sensores de proximidades, de
detecção de presença de objetos, de temperatura, de reconhecimento de
imagens e de voz, para que sejam construídos novos componentes mais
capacitados para exercer tarefas cada vez mais complexas, visando
resolver problemas da realidade do dia a dia dos seres humanos.
E juntamente com a expansão da eletroeletrônica veio o aumento da
disponibilidade da informática, que viabilizou maior capacidade de
processamento e operação, e maior capacidade de armazenamento, que
está acessível hoje para praticamente qualquer pessoa no mundo.
Segundo Bill Gates, fundador da Microsoft, em seu texto “A Robot in Every
Home”, é importante lembrarmos que “Um mega-hertz de poder de
processamento, que custava mais de $7,000 em 1970, agora pode ser
comprado por somente alguns centavos. O preço de um megabit de
armazenamento teve um declínio similar. O acesso à tecnologia mais
barata tem permitido aos cientistas trabalharem em tantos problemas
complexos que são fundamentais para tornar robôs práticos.”.
E o grande desafio para o mundo da robótica assistiva ainda assim está
em tornar os robôs mais práticos para o dia-a-dia, torna-los mais fáceis de
usar e que eles sejam de fato úteis aos seres humanos, ou seja, torna-los
mais próximos aos humanos que de máquinas. Mas é justamente devido à
redução dos custos na tecnologia e na informática que há um otimismo
para a evolução da robótica assistiva.


                 “Hoje, por exemplo, programas de reconhecimento podem identificar
                 muito bem palavras, mas um desafio ainda maior será construir
                 máquinas que possam entender o que essas palavras significam
                 dentro de um contexto. Como a capacidade computacional continua
                 em expansão, designers de robôs terão o poder de processamento
                 que eles precisam para atacar problemas ainda mais complexos.”
                 (GATES, B., 2006).


Outro grande fator incentivador e que motiva a construção de aparelhos,
sistemas e equipamentos de apoio aos seres humanos com alguma
deficiência é o sentimento em transformar as vidas das pessoas, de forma
a   melhorar   sua   qualidade   e promover    sua   independência, que
diferentemente da robótica original que a princípio preocupava-se somente
em aumentar a produção em fábricas, hoje possui um fator social e
humano, que justifica a busca incessante na melhoria das criações para
que a vida ganhe com isso. O mundo hoje vive um momento mais pacífico
que em outras épocas, livre de grandes conflitos e de guerras mundiais.
Há problemas que preocupam, como a produção de alimentos, o aumento
populacional e a proteção do meio ambiente, mas um dos grandes
desafios contra o ser humano hoje são as doenças e os acidentes, e por
isso existe a possibilidade e a justificativa da robótica assistiva ganhar
espaço e crescer no mercado.
Ainda sobre o texto do fundador da Microsoft, a popularidade dos robôs na
ficção (filmes, por exemplo), indica que as pessoas estão abertas para
aceitar a ideia de que essas máquinas irão juntar-se a nós um dia, o que
facilita a aceitação dos dispositivos criados pela robótica assistiva. E
segundo Yoseph Bar-Cohen e Cynthia Breazeal “O desenvolvimento em
biomimética [robôs que imitam algo inspirado na natureza] deve guiar-nos
para um dia em que robôs inteligentes poderiam oferecer incomparáveis
benefícios a nós em termos de suporte funcional e intelectual.”, ou seja, a
robótica assistiva se beneficia também dessa inspiração na natureza,
como foi o exemplo citado do robô baseado no cão guia entre outras
invenções que temos atualmente.
CONCLUSÃO


Podemos concluir com o resultado de todas as pesquisas efetuadas e
informações obtidas que a robótica pode, de fato, ajudar as pessoas e,
principalmente, as pessoas com deficiência físico-motora, com dificuldades
na locomoção. Entretanto é notável ainda que a área possua algumas
dificuldades que não obtiveram respostas definitivas, mas que estão em
constante progresso e desenvolvimento, como é o caso do uso de
sensores e tecnologias mais próximas ao homem, permitindo maior
controle, independência e inclusão das pessoas com necessidades
especiais para locomoção.
O público está receptível ao fato das máquinas, dispositivos e robôs
estarem cada vez mais em seu dia a dia, o que é uma excelente
oportunidade para o crescimento da indústria robótica na direção de
construções de soluções cada vez mais perto da perfeição para a
humanidade, reduzindo a distância entre pessoas ditas como normais e
pessoas tidas como deficientes. Ainda existem muitos desafios, porém há
mais pontos positivos que negativos atualmente para a evolução da
robótica assistiva.
A ascensão econômica e a evolução da humanidade como um todo
demandam cada vez mais o uso de novas tecnologias voltadas para a
própria humanidade, e não mais somente para o setor de indústria ou
bélico. A robótica que antes era definida somente para a construção de
máquinas automáticas programadas para execução de tarefas repetitivas
para a indústria ganhou uma nova visão com este cenário mundial,
podendo produzir agora dispositivos automáticos controlados por seres
humanos para servir seres humanos. E é neste cenário que a robótica
assistiva ganha força e evolui constantemente, buscando soluções cada
vez mais eficazes em termos de energia e de proximidade em relação ao
lado humano.
E esta incansável busca pela eficiência é uma grande motivação para toda
a humanidade. Assim como outros grandes desafios foram vencidos por
diversas vezes pela humanidade, com criações que superavam à sua
época, é possível acreditar que outras invenções ainda irão mudar a vida
de muitas pessoas com o avanço constante das tecnologias e a vontade e
dedicação de cientistas, professores e estudantes.
A robótica ainda é uma disciplina relativamente nova, mas já com tantos
resultados obtidos e demonstrados no dia a dia, como as próteses usando
as tecnologias myoeletric e TMR. Por mais que existam esses outros
tantos desafios, a necessidade e a vontade de vencê-los torna-se cada vez
maior com cada pequeno resultado demonstrado no avanço dos protótipos
de experiências anteriores. É necessário ainda muito estudo e muito
esforço para obter respostas, as experiências adquiridas e acumuladas
são pontos chaves para o avanço contínuo e a motivação das pessoas
envolvidas também deve ser levada em consideração para construir cada
vez mais soluções melhores.
REFERÊNCIAS


BAR-COHEN, Y., BREAZEAL, C. Biologically Inspired Intelligent Robots.
SPIE – The International Society for Optical Engineering, USA. 2003.

BEKEY, G., KUMAR, V. Rehabilitation Robotics and Assistive Robots.
Disponível em: http://www.wtec.org/robotics/us_workshop/June22/rehabv1.pdf.
Acesso em: 01 ago. 2012.

DALLAWAY, J., JACKSON, R., TIMMERS, P. Rehabilitation Robotics in
Europe. 1995. Disponível em:
http://www.dei.uminho.pt/pessoas/jaa/asbg/wiki/uploads/00372890Rehabilitation
%20Robotics%20in%20Europe.pdf. Acesso em: 01 ago. 2012.

GATES, B. A Robot in Every Home. 2006. Disponível em:
http://agents.sci.brooklyn.cuny.edu/scp50/papers/gates-sciam-2006.pdf. Acesso
em: 01 ago. 2012.

MOURA, J., FRESSATTI, W., MARCHI, K.; Robótica na reabilitação de
pessoas com limitações; 2011. Disponível em:
http://web.unipar.br/~seinpar/artigos/Junior-Moura.pdf. Acesso em: 01 ago. 2012.

TONDU B., BARDOU N.; Anthropomorphism in Robotics Engineering for
Disabled People; 2009. Disponível em:
http://www.waset.org/journals/waset/v52/v52-80.pdf. Acesso em: 01 ago. 2012.

XU, R. The Technology of the Future is Here: Changing the Course of Science,
Industry, Medicine and Human Companionship. 2012. Disponível em:
http://dujs.dartmouth.edu/wp-content/uploads/2012/05/12s-the-technology-of-the-
future-is-here.pdf. Acesso em: 01 ago. 2012.

XIE, M., Fundamentals of Robotics: linking perception to action. World
Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. 2003.

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  • 1. FIAP SINGULARITY UNIVERSITY O FUTURO DA ROBÓTICA PODE MELHORAR A VIDA DAS PESSOAS COM DEFICIÊNCIA FÍSICA? Victor Sheiji Sato sato.victor@gmail.com Orientador: Ms. Eduardo Endo RESUMO A robótica assistiva ou de apoio é a área da robótica que pesquisa, estuda e desenvolve mecanismos voltados para ajudar seres humanos, principalmente àqueles que possuem alguma deficiência física, seja ela congênita ou adquirida. Esta área da robótica está em grande ascensão devido aos grandes avanços tecnológicos, a consequente baixa de custos em eletroeletrônica e em recursos computacionais. Com isso a construção de aparelhos cada vez mais eficazes para ajudar pessoas com deficiências físicas, principalmente de locomoção, está tornando-se mais frequente e trazendo resultados melhores para a humanidade. Ainda existem muitos desafios a serem vencidos pela robótica, como a falta de padronização de hardware e software, e o principal e maior desafio de todos: tornar a robótica mais próxima da essência do ser humano, capturando, analisando e compreendendo sentidos, intenções e estímulos, aumentando a independência e inclusão social daqueles com necessidades especiais, ou seja, tornar a robótica ainda mais útil para as necessidades do ser humano. Palavras-chave: robótica assistiva humanoides próteses. ABSTRACT Assistive robotics is a part of robotics that research, study and develop devices to help people specially those who have a physical disability, whether congenital or acquired. This robotic’s area is growing because of the technological advancements with the consequent lower costs in electronics and computing resources. So, the construction of this kind of devices is getting better, increasingly effective in helping people with disabilities, especially mobility, and is becoming more frequent and bringing better results for humanity. There are still so many challenges to be overcome by robotics, for example the standardization of hardware and software, but the major challenge for all is: make robot closer to the essence of the human being, capturing, analyzing and understanding the feelings, intentions and stimuli, increasing independence and social inclusion of those who have special needs i.e. make robotics more useful for human. Keywords: assistive robotics humanoid prosthesis.
  • 2. INTRODUÇÃO O futuro da robótica pode melhorar a vida das pessoas com necessidades especiais? Sim, é possível. Segundo Dan Barry, ex-astronauta da NASA, a robótica hoje ainda não é muito útil ao ser humano, mas as pesquisas neste ramo atualmente tem foco em melhorar a vida das pessoas e seus avanços demonstram que é possível fazer dispositivos úteis aos seres humanos, principalmente na área da robótica assistiva e com equipamentos para ajudar na locomoção de pessoas com deficiência. O propósito deste artigo é obter uma visão geral da robótica assistiva, sua evolução ao longo dos anos e as inovações obtidas com o resultado de pesquisas e estudos, além de levantar as dificuldades e obstáculos para os novos desafios para criação de mecanismos mais próximos às necessidades de seres humanos com deficiências físicas. Bricher (2008) define que: [...] Para ajudar o ser humano na reabilitação os robôs tem que compreender como funcionam os seres humanos. Os robôs devem ser capazes de detectar intenções e suportar a movimentação do paciente, motivando o paciente. Esta é a principal razão e também a maior dificuldade da robótica na construção dos equipamentos para ajudar as pessoas, tornar os dispositivos mais precisos e inteligentes, capazes de compreender intenções humanas e interpretar sensações e estímulos. Atualmente existem várias pesquisas na robótica, por exemplo, na construção de próteses inteligentes que são utilizadas por pessoas com alguma deficiência física motora congênita ou adquirida, de forma a propiciar alguma mobilidade para a mesma (MOURA et. al, 2011). Por isso é importante estudar as variadas linhas de pesquisa e compreender as principais dificuldades a serem vencidas pela robótica, bem como as principais expectativas de avanço de acordo com o mercado, as evoluções tecnológicas e os incentivos à inovação para ajudar as pessoas. O método utilizado para a construção deste artigo foi baseado em pesquisas exploratórias sobre o assunto, com a busca das informações em
  • 3. artigos e textos publicados por reconhecidos autores, professores, estudantes entre outros. Para analisar a aplicação da robótica tendo como objetivo ajudar as pessoas com deficiência física em relação à mobilidade, circunscrito à área de Robótica Assistiva ou de Apoio, a presente pesquisa se organizou em torno de 4 tópicos. O primeiro item apresenta a Robótica Assistiva, fazendo uma avaliação de como a robótica deixou de ser vista somente como área de pesquisa e estudo voltada para a indústria e evolução de processos de manufatura, passando a ter estudos e desenvolvimento de equipamentos voltados para ajudar também seres humanos em relação as suas deficiências, principalmente em relação a mobilidade dos membros. Em segundo lugar, é feita a apresentação dos desafios da robótica, e consequentemente da robótica assistiva, para a construção de novos dispositivos que sejam eficazes e satisfaçam as necessidades dos usuários. No terceiro tópico temos as aplicações práticas da robótica atualmente e seus principais resultados e benefícios para deficientes com dificuldades em locomoção. E por fim apresentamos algumas expectativas em relação ao futuro da robótica e da construção de novos equipamentos. 1. Robótica Assistiva Robótica trata-se da ciência que estuda os robôs, termo que veio do checo “robota”, que significa servo ou escravo. A princípio a robótica foi uma área que se desenvolveu no âmbito industrial, com máquinas que realizavam trabalhos repetitivos em linhas de produção, substituindo o trabalho dos humanos em atividades rotineiras do trabalho. A Robótica ou o estudo de robôs também pode ser definida como uma disciplina da engenharia, onde funcionalmente, um robô é um agente físico que tem a capacidade de executar movimentos para realizar alguma tarefa (MING XIE, FUNDAMENTALS OF ROBOTICS). Mas com o passar do tempo, a robótica começou a ter outros focos de estudo, pesquisa e desenvolvimento, que não voltados somente para a
  • 4. construção de máquinas para indústria. Uma dessas linhas é a robótica assistiva, que é uma das vertentes da robótica voltada para o desenvolvimento de equipamentos que possam ajudar as pessoas, principalmente com algum tipo de deficiência física, seja esta qual for sua origem, mitigando suas limitações e ampliando suas capacidades, de forma a promover a independência e a inclusão. E esta é uma das áreas da robótica que vem se desenvolvendo com destaque nas últimas décadas, construindo mecanismos capazes de auxiliar seres humanos com alguma deficiência ou dificuldade, sendo que um de seus principais focos está na criação e evolução de equipamentos para reabilitação de pacientes com necessidades especiais para locomoção, seja por doença congênita, adquirida ou por acidentes, como exemplo a criação de próteses (membros mecânicos, controlados por sensores), cadeiras de rodas inteligentes, robôs humanoides para ajudar em tarefas rotineiras, robôs assistivos sociais entre outras tecnologias. Esta área da robótica tem demonstrado grandes avanços com criações que facilitam a adaptação às necessidades das pessoas, possibilitando o desenvolvimento de capacidades que antes não eram possíveis ou eram muito árduas para serem realizadas devido à deficiência. Uma simples cadeira de rodas antigamente exigia que o indivíduo tivesse que aumentar muito a força em seus braços para locomover-se, e com o avanço da robótica assistiva, hoje cadeiras automatizadas e inteligentes são capazes de permitir a fácil locomoção do indivíduo nos mais variados ambientes. Porém, assim como a robótica em geral, a assistiva ainda precisa vencer muitos desafios em relação ao uso de tecnologias – novos dispositivos são criados e é necessário avaliar e empregar da melhor forma possível, – o design de criação dos equipamentos, que afeta diretamente a questão da usabilidade, provendo um dispositivo realmente eficaz e que satisfaça as necessidades dos usuários, permitindo exercer tarefas de forma natural e possibilitando sua integração à sociedade; além disso, devem ser considerados pontos como eficiência energética e a segurança, onde os mecanismos devem ser severamente testados e aprovados para que
  • 5. possam ser utilizados por pessoas, e que sejam ecologicamente corretos, além de possuir boa autonomia em relação ao consumo de energia que utilizam para seu funcionamento. Estes são alguns desafios que a robótica assistiva ainda precisa vencer para o sucesso na criação de dispositivos cada vez mais eficazes e mais próximos das reais necessidades da humanidade. 2. Desafios da robótica assistiva A robótica assistiva, assim como a robótica em geral, possui diversos desafios a serem vencidos para o sucesso na construção de novos dispositivos que satisfaçam as necessidades dos seres humanos e contribuam para a sociedade. Um dos grandes desafios da robótica (e da robótica assistiva) é a falta de padronização em termos de hardware e software, o que acaba dificultando no controle e na real medição da evolução das construções de dispositivos, pois diversas empresas e pessoas podem desenvolver uma ideia semelhante de formas diferentes, mas que possuem um objetivo em comum, fazendo com que nem todos os dispositivos construídos sejam de fato utilizados. Além disso, o conhecimento e a experiência acabam sendo descentralizados e nem sempre podem ser levados como referência, pois dependem da tecnologia utilizada (hardware e/ou software). Esta falta de padrão também já foi enfrentada em tempos atrás pelo mundo da computação, hoje mais consolidado e estável, após décadas de experiências e desenvolvimentos diversos que ajudaram para o amadurecimento e crescimento das empresas de hardware e software em geral, fortalecendo as corporações e criando uma enorme massa de conhecimentos que hoje são referências para futuras criações. Em “A Robot in Every Home”, de Bill Gates, o autor compara o mundo da robótica com o da computação quando no passado, há 30 anos – em seu princípio, quando ainda havia muitas ideias e pouco uso prático – assim como hoje a robótica ainda possui grande parte de suas invenções em
  • 6. brinquedos e protótipos não muito funcionais ou que não foram altamente testados e verificados para serem suficientemente seguros e confiáveis para serem utilizados por seres humanos; e em contrapartida, após essas três décadas hoje a computação é uma realidade no dia a dia de praticamente todo ser humano, seja em atividades na sua casa, escola ou trabalho, enquanto a robótica ainda necessita de amadurecimento e investimentos para ganhar mercado e confiança. Outro grande desafio a ser vencido está na aproximação entre homem- máquina, onde os dispositivos precisam ser adaptados cada vez mais ao ser humano em relação aos sentidos (tato, audição, visão), ou seja, é necessário realizar a construção de humanoides e dispositivos ainda mais próximos de seres humanos que de máquinas, capazes de reconhecer, por exemplo, superfícies, sons e imagens em diferentes ambientes da mesma forma que seres humanos são capazes, discernindo pequenas diferenças em detalhes e características e realizando reconhecimentos por meio de mecanismos altamente complexos, aumentando assim a complexidade e dificuldade no desenvolvimento de softwares e rotinas para uso em robôs na tecnologia assistiva, além da necessidade cada vez maior de hardware (sensores) cada vez mais especialista e de alta sensibilidade, possibilitando a simulação de estímulos cada vez mais próximos dos sentidos humanos. Infelizmente este desafio de trazer para mais perto a robótica em relação aos seres humanos ainda está longe de ser vencido. Tondu e Bardou (2009) relata que apesar de termos avanços, ainda estamos longe de uma solução: “A estreita relação entre a pessoa com deficiência, os robôs e o ambiente faz com que o problema da eficiência dos dispositivos da robótica de apoio seja muito difícil e, apesar de alguns resultados parciais de sucesso, ainda não existe uma solução definitiva.” O desafio está ligado não somente ao hardware, mas também ao software onde cada vez mais se aplicam tecnologias e estudos no desenvolvimento da inteligência artificial e no tratamento de comandos processados pelas máquinas de forma a reproduzir naturezas humanas (como andar, segurar,
  • 7. etc). Os desafios do desenvolvimento de software estão fortemente associados à evolução dos protótipos, pois é através da conversão de sinais em códigos e interpretações inteligentes que tornam possível o funcionamento correto. Entretanto, esses algoritmos estão longe do ideal, apesar de solucionarem problemas e atenderem em partes necessidades das máquinas, eles ainda precisam de evolução para satisfazer completamente as necessidades humanas de forma plena. 3. Aplicações práticas da robótica assistiva Com a evolução da informática e, consequentemente, da robótica, a baixa de preços em dispositivos eletrônicos, circuitos e sensores, e o momento de alta na indústria de desenvolvimento de softwares, a robótica torna-se uma grande área em evolução. Grandes invenções são construídas a partir de inovações ou em cima de ideias antigas – como o exemplo da cadeira de rodas automática e inteligente; ou então baseadas em conceitos do mundo real e animais – como a criação de um robô inspirado no cão guia (NGUYEN, H., KEMP, C., 2008). As aplicações práticas da robótica assistiva no mundo acontecem em diversos cenários, desde as mais simples até as mais complexas. Neste artigo focaremos nas tecnologias desenvolvidas e em evolução voltadas para ajudar na locomoção de pessoas com deficiência ou dificuldades, como é o caso do robô humanoide ASIMO (Advanced Step in Innovative Mobility), construído e concebido pela Honda Motor Co., Ltda., em 2000, com objetivo de ser um auxiliar para tarefas simples, obedecendo comandos de voz e sendo conhecido como o mais avançado robô humanoide do mundo. Em 2009 a Honda lançou o exoesqueleto que ajudava pessoas com dificuldade em locomoção. Poucos anos após, em 2011, foi desenvolvido o eLEGS pela Berkeley Bionics, sendo chamado a princípio de HULC (Human Universal Load Carrier), pelo qual paraplégicos conseguem locomover-se por meio de uma interface homem-máquina controlada por sensores
  • 8. capazes de realizar a leitura do usuário, identificando a intenção e realizando o movimento conforme a intenção do usuário. Outros usos atuais da robótica para ajudar pessoas está no uso da tecnologia bluetooth® para sincronizar o movimento das pernas. E recentemente ainda foram desenvolvidos dois métodos promissores que se aproveitam dos sinais elétricos nos músculos e nervos de amputados – myoeletric e TMR (targeted muscle reinnervation) – que podem permitir até mesmo o controle total e consciente do membro para fazer tarefas complexas, como agarrar um objeto pequeno, fechar um zíper ou segurar um frágil copo de vidro, segundo Rebecca Xu em “The Technoloy of the Future is Here”, 2012. Diversas outras invenções e inovações são lançadas frequentemente com objetivo de promover a reabilitação de pessoas com deficiência nos membros superiores ou inferiores, permitindo a independência e inclusão destas no mundo. 4. Expectativas para a robótica assitiva Ainda que com grandes desafios a serem vencidos, a robótica assistiva conta com incentivos muito maiores que justificam a sua evolução e crescimento durante os últimos anos, e com expectativas promissoras para o seu futuro. Uma das razões para o grande crescimento e evolução está na redução de custo dos equipamentos eletrônicos como sensores e circuitos eletrônicos integrados (chip), após o início da informática e da criação dos computadores e dos microprocessadores. Com isso, o uso de sensores e das modernas atualizações tecnológicas na eletroeletrônica cada vez mais vem aumentando no mundo da robótica assistiva, podendo ser utilizados em protótipos e assim serem estudados, permitindo a compreensão e evolução dos mais variados sistemas para automação e construção de robôs cada vez mais “inteligentes”. Ao mesmo tempo, o feedback dessas experiências e do uso em robôs para solucionar
  • 9. problemas na vida das pessoas possibilita a melhoria contínua nos mais variados sensores e sistemas, como GPS, sensores de proximidades, de detecção de presença de objetos, de temperatura, de reconhecimento de imagens e de voz, para que sejam construídos novos componentes mais capacitados para exercer tarefas cada vez mais complexas, visando resolver problemas da realidade do dia a dia dos seres humanos. E juntamente com a expansão da eletroeletrônica veio o aumento da disponibilidade da informática, que viabilizou maior capacidade de processamento e operação, e maior capacidade de armazenamento, que está acessível hoje para praticamente qualquer pessoa no mundo. Segundo Bill Gates, fundador da Microsoft, em seu texto “A Robot in Every Home”, é importante lembrarmos que “Um mega-hertz de poder de processamento, que custava mais de $7,000 em 1970, agora pode ser comprado por somente alguns centavos. O preço de um megabit de armazenamento teve um declínio similar. O acesso à tecnologia mais barata tem permitido aos cientistas trabalharem em tantos problemas complexos que são fundamentais para tornar robôs práticos.”. E o grande desafio para o mundo da robótica assistiva ainda assim está em tornar os robôs mais práticos para o dia-a-dia, torna-los mais fáceis de usar e que eles sejam de fato úteis aos seres humanos, ou seja, torna-los mais próximos aos humanos que de máquinas. Mas é justamente devido à redução dos custos na tecnologia e na informática que há um otimismo para a evolução da robótica assistiva. “Hoje, por exemplo, programas de reconhecimento podem identificar muito bem palavras, mas um desafio ainda maior será construir máquinas que possam entender o que essas palavras significam dentro de um contexto. Como a capacidade computacional continua em expansão, designers de robôs terão o poder de processamento que eles precisam para atacar problemas ainda mais complexos.” (GATES, B., 2006). Outro grande fator incentivador e que motiva a construção de aparelhos, sistemas e equipamentos de apoio aos seres humanos com alguma deficiência é o sentimento em transformar as vidas das pessoas, de forma
  • 10. a melhorar sua qualidade e promover sua independência, que diferentemente da robótica original que a princípio preocupava-se somente em aumentar a produção em fábricas, hoje possui um fator social e humano, que justifica a busca incessante na melhoria das criações para que a vida ganhe com isso. O mundo hoje vive um momento mais pacífico que em outras épocas, livre de grandes conflitos e de guerras mundiais. Há problemas que preocupam, como a produção de alimentos, o aumento populacional e a proteção do meio ambiente, mas um dos grandes desafios contra o ser humano hoje são as doenças e os acidentes, e por isso existe a possibilidade e a justificativa da robótica assistiva ganhar espaço e crescer no mercado. Ainda sobre o texto do fundador da Microsoft, a popularidade dos robôs na ficção (filmes, por exemplo), indica que as pessoas estão abertas para aceitar a ideia de que essas máquinas irão juntar-se a nós um dia, o que facilita a aceitação dos dispositivos criados pela robótica assistiva. E segundo Yoseph Bar-Cohen e Cynthia Breazeal “O desenvolvimento em biomimética [robôs que imitam algo inspirado na natureza] deve guiar-nos para um dia em que robôs inteligentes poderiam oferecer incomparáveis benefícios a nós em termos de suporte funcional e intelectual.”, ou seja, a robótica assistiva se beneficia também dessa inspiração na natureza, como foi o exemplo citado do robô baseado no cão guia entre outras invenções que temos atualmente.
  • 11. CONCLUSÃO Podemos concluir com o resultado de todas as pesquisas efetuadas e informações obtidas que a robótica pode, de fato, ajudar as pessoas e, principalmente, as pessoas com deficiência físico-motora, com dificuldades na locomoção. Entretanto é notável ainda que a área possua algumas dificuldades que não obtiveram respostas definitivas, mas que estão em constante progresso e desenvolvimento, como é o caso do uso de sensores e tecnologias mais próximas ao homem, permitindo maior controle, independência e inclusão das pessoas com necessidades especiais para locomoção. O público está receptível ao fato das máquinas, dispositivos e robôs estarem cada vez mais em seu dia a dia, o que é uma excelente oportunidade para o crescimento da indústria robótica na direção de construções de soluções cada vez mais perto da perfeição para a humanidade, reduzindo a distância entre pessoas ditas como normais e pessoas tidas como deficientes. Ainda existem muitos desafios, porém há mais pontos positivos que negativos atualmente para a evolução da robótica assistiva. A ascensão econômica e a evolução da humanidade como um todo demandam cada vez mais o uso de novas tecnologias voltadas para a própria humanidade, e não mais somente para o setor de indústria ou bélico. A robótica que antes era definida somente para a construção de máquinas automáticas programadas para execução de tarefas repetitivas para a indústria ganhou uma nova visão com este cenário mundial, podendo produzir agora dispositivos automáticos controlados por seres humanos para servir seres humanos. E é neste cenário que a robótica assistiva ganha força e evolui constantemente, buscando soluções cada vez mais eficazes em termos de energia e de proximidade em relação ao lado humano. E esta incansável busca pela eficiência é uma grande motivação para toda a humanidade. Assim como outros grandes desafios foram vencidos por
  • 12. diversas vezes pela humanidade, com criações que superavam à sua época, é possível acreditar que outras invenções ainda irão mudar a vida de muitas pessoas com o avanço constante das tecnologias e a vontade e dedicação de cientistas, professores e estudantes. A robótica ainda é uma disciplina relativamente nova, mas já com tantos resultados obtidos e demonstrados no dia a dia, como as próteses usando as tecnologias myoeletric e TMR. Por mais que existam esses outros tantos desafios, a necessidade e a vontade de vencê-los torna-se cada vez maior com cada pequeno resultado demonstrado no avanço dos protótipos de experiências anteriores. É necessário ainda muito estudo e muito esforço para obter respostas, as experiências adquiridas e acumuladas são pontos chaves para o avanço contínuo e a motivação das pessoas envolvidas também deve ser levada em consideração para construir cada vez mais soluções melhores.
  • 13. REFERÊNCIAS BAR-COHEN, Y., BREAZEAL, C. Biologically Inspired Intelligent Robots. SPIE – The International Society for Optical Engineering, USA. 2003. BEKEY, G., KUMAR, V. Rehabilitation Robotics and Assistive Robots. Disponível em: http://www.wtec.org/robotics/us_workshop/June22/rehabv1.pdf. Acesso em: 01 ago. 2012. DALLAWAY, J., JACKSON, R., TIMMERS, P. Rehabilitation Robotics in Europe. 1995. Disponível em: http://www.dei.uminho.pt/pessoas/jaa/asbg/wiki/uploads/00372890Rehabilitation %20Robotics%20in%20Europe.pdf. Acesso em: 01 ago. 2012. GATES, B. A Robot in Every Home. 2006. Disponível em: http://agents.sci.brooklyn.cuny.edu/scp50/papers/gates-sciam-2006.pdf. Acesso em: 01 ago. 2012. MOURA, J., FRESSATTI, W., MARCHI, K.; Robótica na reabilitação de pessoas com limitações; 2011. Disponível em: http://web.unipar.br/~seinpar/artigos/Junior-Moura.pdf. Acesso em: 01 ago. 2012. TONDU B., BARDOU N.; Anthropomorphism in Robotics Engineering for Disabled People; 2009. Disponível em: http://www.waset.org/journals/waset/v52/v52-80.pdf. Acesso em: 01 ago. 2012. XU, R. The Technology of the Future is Here: Changing the Course of Science, Industry, Medicine and Human Companionship. 2012. Disponível em: http://dujs.dartmouth.edu/wp-content/uploads/2012/05/12s-the-technology-of-the- future-is-here.pdf. Acesso em: 01 ago. 2012. XIE, M., Fundamentals of Robotics: linking perception to action. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. 2003.