Robótica

Pé artificial com KERS recicla energia e facilita caminhada

Pé artificial com KERS recicla energia e facilita caminhada
Como o pé artificial recupera a energia cinética perdida a cada passo, ele usa menos de 1 Watt de eletricidade para oferecer um impulso semelhante ao de um tornozelo. [Imagem: Steve Collins]

Reciclagem de energia

Um pé artificial capaz de reciclar a energia não aproveitada durante os movimentos de um caminhar normal deverá tornar mais fácil a recuperação dos movimentos das pessoas que sofreram amputação.

"A experiência de um amputado que tenta andar utilizando uma prótese é a mesma que uma pessoa normal experimenta se tentar caminhar normalmente carregando um peso extra de 15 quilogramas," afirma o engenheiro biomédico Arthur Kuo, da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

Em comparação com as próteses convencionais de pés, o novo pé artificial diminui significativamente a energia despendida em cada passo.

Energia gasta ao caminhar

O caminhar humano natural despende energia conforme cada pé entra em contato com o solo entre os passos. Mas uma prótese convencional não reproduz a força que o tornozelo exerce para empurrar o corpo para a frente. O resultado é um gasto adicional de 23% de energia.

A solução encontrada por Kuo e seu colega Steven Collins foi utilizar a mesma tecnologia de recuperação de energia cinética utilizada nos freios dos veículos híbridos e elétricos.

Um sistema de recuperação captura a energia que seria dissipada e a utiliza para acionar um motor que exerce uma força para a frente, simulando o funcionamento de um tornozelo normal.

Pé artificial com KERS recicla energia e facilita caminhada
O pé robótico utiliza a mesma tecnologia de recuperação de energia cinética utilizada nos freios dos veículos híbridos e elétricos, cortando pela metade o esforço extra no caminhar. [Imagem: Steve Collins]

Um microcontrolador aciona o dispositivo no momento preciso a cada passo, disponibilizando para o paciente a energia adicional que ele havia perdido no passo anterior no exato momento em que ele necessita dela.

"Nós sabemos que há uma perda de energia quando se usa um pé artificial," diz Kuo. "Nós estamos cortando essa perda quase pela metade."

Pé com KERS

Nos testes de avaliação, baseados em medições da taxa de metabolismo, os pacientes gastaram 14% a mais de energia para caminhar usando o pé robótico - bem menos do que os 23% gastos quando se usa as próteses convencionais, sem o "KERS".

KERS é uma sigla para Kinetic Energy Recovery System - sistema de recuperação de energia cinética - usado nos veículos híbridos e elétricos, e em alguns carros de corrida, para aproveitar a energia despendida na frenagem, gerando energia que é armazenada nas baterias e utilizada posteriormente para ajudar a movimentar o carro.

Pé inteligente

Já existem pés robóticos que oferecem auxílio ao movimento, mas eles utilizam baterias grandes e não possuem a "inteligência" para liberar a energia no momento adequado.

Cientistas do MIT, por exemplo, criaram um pé robótico super avançado, mas que utiliza molas e um motor acionado por uma bateria recarregável para dar mais conforto ao paciente.

O novo pé robótico também possui uma pequena bateria para acumular a energia temporariamente entre os passos. Mas como ela é recarregada constantemente, sua potência é de apenas 1 Watt, não representando um peso adicional que anule os ganhos obtidos com a reciclagem da energia.

O novo pé robótico deverá estar no mercado até o final de 2010.

Bibliografia:

Recycling Energy to Restore Impaired Ankle Function during Human Walking
Steven H. Collins, Arthur D. Kuo
PLoS ONE
February 17, 2010
Vol.: 5(2): e9307
DOI: 10.1371/journal.pone.0009307




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