Metal líquido ajuda a dar sensação de toque a mãos artificiais

Pesquisadores da Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação da Florida Atlantic University, nos EUA, usaram metal líquido para criar sensores táteis nas pontas de dedos de mãos protéticas. O dispositivo aumenta o feedback sensorial, dando à prótese uma sensação de toque mais eficiente e natural.

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A nova tecnologia tem vantagens importantes sobre os sensores tradicionais, como alta condutividade, conformidade, flexibilidade e extensibilidade, além de ser fabricada com elastômeros feitos à base de silicone, criando uma experiência tátil mais próxima da encontrada na pele da mão humana.

“Embora existam várias próteses habilidosas e de alta tecnologia disponíveis hoje, todas elas não têm a sensação de "toque". A ausência desse feedback sensorial resulta em objetos sendo inadvertidamente derrubados ou esmagados por uma mão protética que se torna pouco funcional”, diz o professor de engenharia mecânica Erik Engeberg, coautor do estudo.

Metal líquido

Cada dedo humano tem mais de 3 mil receptores táteis que respondem à pressão de forma diferente. Essa região é repleta de terminações nervosas capazes de captar estímulos térmicos, mecânicos ou de dor e que fazem toda a diferença quando precisamos segurar, apalpar, sentir ou identificar um objeto.

Ao utilizar o metal líquido, os pesquisadores conseguiram criar uma interface mais natural para emular as características físicas e sensoriais dos dedos biológicos. Eles implantaram os dispositivos nas pontas dos dedos individuais da prótese para distinguir os movimentos de deslizamento ao longo de diferentes categorias de superfícies texturizadas.

Para detectar essas texturas, os cientistas treinaram quatro algoritmos de aprendizagem de máquina. Para cada uma das dez superfícies utilizadas, eles fizeram 20 tentativas para avaliar a capacidade dos algoritmos em diferenciar texturas complexas, compostas por permutações geradas aleatoriamente.

Os resultados

A integração observada nas informações táteis dos sensores de metal líquido da mão protética revelou que o dispositivo consegue identificar simultaneamente superfícies complexas e com várias texturas, criando uma espécie de inteligência hierárquica avançada capaz de distinguir as velocidades de cada dedo com precisão.

O algoritmo de rede neural mostrou o melhor desempenho na detecção de velocidade e textura das superfícies. Durante os testes feitos em laboratório, um único dedo protético teve uma precisão de 99,2% de acertos para distinguir dez categorias diferentes de materiais multitexturizados.

“As informações táteis de todas as pontas dos dedos individuais em nosso estudo forneceram a base para um nível mais alto de percepção da mão, permitindo a distinção entre dez superfícies complexas e multitexturizadas que não seriam possíveis usando informações puramente locais da ponta de um dedo individual”, explica o aluno de engenharia mecânica Moaed A. Abd, autor principal do estudo.

Aplicações

Com essa nova tecnologia que aumenta a riqueza de detalhes táteis, os pesquisadores esperam proporcionar uma experiência mais realista para usuários de próteses por meio de uma rede háptica mais avançada. Uma sensação de toque aprimorada poderia evitar que muitos amputados abandonassem suas mãos protéticas porque elas simplesmente "não funcionam” de forma natural.

Os sistemas de inteligência artificial (IA), aliados aos sensores de metal líquido, podem garantir que essas pessoas desempenhem tarefas do dia a dia de forma independente, controlando suas próteses de maneira mais responsiva, sem quebrar ou derrubar objetos por falta de um sentido de toque mais apurado.

“Com esta tecnologia mais recente, estamos um passo mais perto de fornecer às pessoas em todo o mundo um dispositivo protético mais natural que consegue 'sentir' e responder ao seu ambiente de forma satisfatória e natural e que pode ser controlado com suas mentes”, celebra a reitora da Faculdade de Engenharia e Ciência da Computação, Stella Batalama.

Fonte: Florida Atlantic University