Sensores Alimentados por Luz Capacitam Pacientes com Mobilidade Limitada na Reabilitação Vestível Avançada

Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang, Pohang, Coreia do Sul

Detecção de rotação de ombro de três eixos via mapeamento de tensão multiaxial. (Imagem: POSTECH)

Recentemente, empresa coreana doou robô vestível, projetado para auxiliar pacientes com mobilidade limitada durante reabilitação, a hospital. Pacientes usam este robô para receber assistência em exercícios musculares e articulares enquanto realizam ações como caminhar ou sentar. Dispositivos vestíveis incluindo smartwatches ou óculos que pessoas usam e prendem à pele têm potencial para aprimorar nossa qualidade de vida, oferecendo esperança a algumas pessoas assim como esta inovação robótica.

Limitações de Sensores de Tensão Convencionais

Sensores de tensão usados nestes robôs reabilitadores analisam dados traduzindo mudanças físicas específicas em regiões específicas em sinais elétricos. Notavelmente flexíveis, estes sensores são maleáveis e hábeis em medir até as mais sutis mudanças corporais, pois são feitos de materiais leves para facilidade de fixação à pele. No entanto, sensores de tensão macios convencionais frequentemente exibem durabilidade inadequada devido à suscetibilidade a fatores externos como temperatura e umidade. Além disso, seu processo de fabricação complicado desafia comercialização ampla.

Solução: Sensores Ópticos Baseados em Visão Computacional (CVOS)

Equipe de pesquisa liderada pelo Professor Sung-Min Park do Departamento de Engenharia de TI de Convergência e Departamento de Engenharia Mecânica e doutorando Sunguk Hong do Departamento de Engenharia Mecânica na Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH) superou limitações destes sensores de tensão macios integrando tecnologia de visão computacional em sensores ópticos. Seus achados foram publicados em Flexible Electronics.

Equipe desenvolveu tecnologia de sensor conhecida como tensão óptica baseada em visão computacional (CVOS) durante seu estudo. Diferente de sensores convencionais dependentes de sinais elétricos, sensores CVOS empregam visão computacional e sensores ópticos para analisar padrões ópticos em microscala, extraindo dados sobre mudanças. Esta abordagem inerentemente aprimora durabilidade eliminando elementos que comprometem funcionalidades do sensor e agilizando processos de fabricação, facilitando comercialização do sensor.

Detecção de Movimento Rotacional Tridimensional

Em contraste com sensores convencionais que detectam apenas tensão biaxial, sensores CVOS exibem capacidade excepcional de detectar movimentos rotacionais de três eixos através de mapeamento de tensão multiaxial em tempo real. Em essência, estes sensores permitem reconhecimento preciso de movimentos corporais intrincados e variados através de um único sensor. Equipe de pesquisa comprovou esta alegação através de experimentos aplicando sensores CVOS a dispositivos assistivos em tratamentos reabilitadores.

Algoritmo de Correção de Resposta Baseado em IA

Através de integração de algoritmo de correção de resposta baseado em IA que corrige diversos fatores de erro surgindo durante detecção de sinal, resultados experimentais mostraram alto nível de confiança. Mesmo após mais de 10.000 iterações, estes sensores mantiveram consistentemente seu desempenho excepcional.

Park, que liderou a pesquisa, explicou: "Sensores CVOS se destacam em distinguir movimentos corporais em diversas direções e ângulos, otimizando intervenções reabilitadoras eficazes. Ao adaptar indicadores de design e algoritmos para alinhar com objetivos específicos, sensores CVOS têm potencial ilimitado para aplicações abrangendo indústrias."

Para mais informações, contate Jinyoung Huh em [e-mail protegido]; +82-54-279-2415.