Colher Inteligente Assistiva para Pacientes com Parkinson

Componentes e Materiais

• Shield idIoTware
• Motor micro-servo SG90
• Unidade de Medida Inercial (IMU) 6 graus de liberdade
• Arduino UNO

Ferramentas e Máquinas Necessárias

• Impressora 3D (genérica)

Aplicativos e Serviços Online

• Arduino IDE

Sobre o Projeto

Visão Geral

A doença de Parkinson é um distúrbio progressivo do sistema nervoso que afeta o movimento. Os sintomas começam gradualmente, às vezes com um tremor quase imperceptível em apenas uma mão. Tremores são comuns, mas o distúrbio também causa rigidez ou lentidão de movimento.

Nos estágios iniciais, o rosto pode mostrar pouca ou nenhuma expressão. Os braços podem não balançar ao caminhar. A fala pode tornar-se suave ou arrastada. Os sintomas pioram conforme a condição progride.

Embora não tenha cura, medicamentos podem melhorar significativamente os sintomas. Ocasionalmente, cirurgia pode ser sugerida para regular regiões do cérebro.

Sintomas

Os sinais e sintomas variam para cada pessoa. Inicialmente podem ser leves e passar despercebidos. Frequentemente começam de um lado do corpo e permanecem piores desse lado.

• Tremor: Geralmente começa em um membro, frequentemente mão ou dedos. Movimento de "rolar pílula" entre polegar e indicador. O tremor ocorre em repouso.
• Movimento lento (bradicinesia): Torna tarefas simples difíceis e demoradas. Passos mais curtos, dificuldade para levantar de cadeira, arrastar os pés.
• Músculos rígidos: Rigidez em qualquer parte do corpo, podendo ser dolorosa e limitar amplitude de movimento.
• Postura e equilíbrio prejudicados: Postura curvada ou problemas de equilíbrio.
• Perda de movimentos automáticos: Diminuição de movimentos inconscientes como piscar, sorrir ou balançar braços ao caminhar.
• Alterações na fala: Fala suave, rápida, arrastada ou hesitante. Tom monótono.
• Alterações na escrita: Dificuldade para escrever, letra pequena.

Referência: Mayo Clinic

Inspiração do Projeto

Fomos grandemente inspirados pelo Liftware Steady (https://www.liftware.com/steady/), produto comercial para este fim. Nosso objetivo era entender a dinâmica do sistema e os aprendizados obtidos ao construir projeto similar com componentes acessíveis.

Ideia Inicial de Design

Percebemos cedo que seria um projeto desafiador, envolvendo controle de movimento, física e matemática 3D. O design deveria ser segurado na mão e cancelar tremores, estabilizando uma colher na extremidade.

Era necessário um sensor para medir inclinação, aceleração, relativa e absoluta. O MPU6050 da Invensense, que já conhecíamos, oferecia a resposta dinâmica desejada.

Para mover a colher com rapidez e precisão, utilizamos servo hobby, com boa resposta e torque. Sendo fabricantes do Idiotware Shield, foi a escolha natural para agilizar a fiação e configuração de hardware.

Passos para Construir o Projeto

O projeto inclui diversas etapas de montagem mecânica e eletrônica, com peças impressas em 3D e integração dos servos em mecanismo rotacional de dois eixos ortogonais.

Demonstração

Em poucos dias, conseguimos ler os valores do sensor MPU6050 e construir o mecanismo rotacional personalizado com dois servos (eixos ortogonais) e peças impressas em 3D.

Próximos Passos

• Reduzir o protótipo usando ATtiny/ATmega328 bare bones em PCB com fiação manual
• Fixar servos mais próximos
• Adicionar bateria 18650 para alimentação

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Código

Colher para Pacientes com Parkinson

Código para Tecnologia Assistiva: GitHub Repository