Soft Robotics para próteses mecânicas

Abstract

Amputações são procedimentos médicos cada vez mais comuns. No Brasil, foi registrado um aumento de 65% dos casos de amputação em um período de 10 anos (2012-2022), com o ano de 2022 alcançando uma média de 85 procedimentos diários (Estado de Minas, 2024). Fica claro que este tópico merece atenção e, tendo isso em mente, este trabalho se propõe explorar a tecnologia chamada soft robotics, que é recente e está em ascensão nas indústrias, por meio do desenvolvimento de um protótipo de prótese de mão que a incorpora. O funcionamento do protótipo pode ser dividido em três etapas principais: a aquisição e o tratamento dos sinais, que são obtidos a partir de eletrodos colocados no antebraço e tratados por um conjunto de filtros responsáveis por reduzir ruídos; interpretação dos sinais tratados, realizada por um microcontrolador que detecta a contração do músculo em questão e ativa, ou não, o sistema pneumático; e o acionamento da prótese, que ocorre com a ativação das bombas de ar, responsáveis pelo enchimento dos atuadores, os quais se expandem e causam o fechamento da mão. Ao longo do projeto, foram necessárias habilidades em eletrônica, robótica, programação, modelagem e química para desenvolver um protótipo funcional que testasse a capacidade e viabilidade dessa tecnologia na área médica, a fim de auxiliar futuros estudos e projetos relacionados.

Amputations are becoming increasingly common medical procedures. In Brazil, a 65% increase in amputation cases was recorded over a 10-year period (2012-2022), with 2022 reaching an average of 85 daily procedures (Estado de Minas, 2024). It is evident that this issue warrants attention, and with this in mind, this work aims to explore the technology known as soft robotics, which is recent and on the rise in industries, through the development of a hand prosthesis prototype that incorporates it. The prototype's operation can be divided into three main stages: the acquisition and processing of signals, which are obtained from electrodes placed on the forearm and processed by a set of filters responsible for noise reduction; interpretation of the processed signals, performed by a microcontroller that detects the muscle contraction in question and activates, or not, the pneumatic system; and the activation of the prosthesis, which occurs with the activation of air pumps responsible for inflating the actuators, causing them to expand and close the hand. Throughout the project, skills in electronics, robotics, programming, modeling, and chemistry were required to develop a functional prototype that tested the capacity and feasibility of this technology in the medical field, aiming to assist future studies and related projects.