A MONOGRAFIA MAO ROBOTICA

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Conceito Historico

A preocupação com a adequação de pessoas mutiladas ou que padeciam de deficiências levou alguns inventores, médicos e curiosos a uma produção de artefatos para “substituir” os membros necessários para as vidas daqueles que faziam uso dessas criações. As próteses nem sempre eram confortáveis, muitas vezes incomodavam e até feriam, mas o desenvolvimento desses projetos foi representando uma trajetória para o aprimoramento das próteses.

[pic 1] [pic 2]

[pic 3]

Um dos grandes problemas da humanidade sempre foram as guerras onde muitas pessoas morriam ou eram mutiladas como o caso do veterano da guerra civil americana que após sofrer mutilação dos dois braços em 1960 construiu sua própria prótese.

Com o surgimento da biomecatrônica tornou-se possível integrar sistemas mecânicos e eletrônicos aos biológicos, auxiliando nas pesquisas de próteses extremamente avançadas. Isto permitiu trazer grande parte da funcionalidade da mão humana, capaz de efetuar movimentos simples e complexos com elevada precisão, além de manipular objetos de forma eficaz.

Um dos maiores problemas do campo de pesquisas de próteses robóticas está relacionado ao seu alto custo, associado aos sistemas eletrônicos, mecânicos, sensoriais e de controle, dificultando a criação de protótipos que poderiam servir como testes. Segundo Vera Garcia, uma prótese de mão com sensores tem seu valor que varia de R$28 mil a R$72 mil e uma prótese mioelétrica custa em torno de R$120 mil. Outra grande dificuldade refere-se ao chamado movimento de preensão ou, principal função exercida pela mão, determinando quão boa será sua funcionalidade e o controle na capacidade de fazer movimentos complexos, definida como destreza.

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objetivo

Este trabalho tem como objetivo construir um protótipo que possua as características citadas acima e que possa efetuá-las de forma eficaz. A partir de diversas pesquisas encontramos um protótipo de caráter open source desenvolvido pelo Designer Frances Gael Langevin chamado InMoov, sendo seu projeto pessoal. Em cima desse protótipo fizemos uma reengenharia desenvolvemos os cálculos para que fosse capas fazer os movimentos mais importantes realizados por uma mão humana, analisando também toda sua estrutura para que o protótipo tenha um grau de antropomorfismo que atenda as necessidades básicas para movimentação do protótipo. A mão será controlada por uma luva utilizada por um usuário que ao efetuar um movimento, este será copiado pela mão robótica. Devido sua composição, a mão não terá um alto grau de destreza, mas poderá realizar movimentos, permitindo realizar a preensão de um objeto

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- Mão Humana

A mão é uma das partes mais brilhantes da evolução humana, nos dando aderência para manipular objetos de forma que permite tirar informações deles, seja de temperatura, textura, tamanho, forma e realizar desde tarefas simples a complexas. Ela possui o regime de músculos diferentes. A maioria dos seus movimentos são controlados pelos músculos que se encontram no antebraço, ligando-se aos ossos dos dedos dando movimento e força. A musculatura que se localiza dentro da mão permite dar firmeza para os movimentos. Pessoas que possuem alguma deficiência, ou tem a ausência deste membro, encontram diversas dificuldades. Com a biomecatrônica pôde-se criar um meio para ajudar as pessoas, dando-as maior autonomia, pois com a robótica aliada a próteses, tornou-se possível recriar membros biônicos, capazes de exercer mesma função e movimentos que os mesmos possuem. [5; 6]

- Estrutura Óssea

A mão é constituída por 27 ossos que são reunidos no carpo, metacarpo e falanges. O carpo, ou punho, consiste em oito ossos reunidos em duas fileiras de quatro ossos cada. O metacarpo, também chamado de palma da mão, constitui-se de cinco ossos, cada um dividido em três partes, sendo elas a base que fica junto ao carpo, a parte do corpo e uma cabeça que fica junta à falange. As falanges são os ossos dos dedos, que possui quatorze ossos. Cada osso é uma falange, sendo elas proximal junto ao metacarpo, a parte média e a distal que são as pontas dos dedos. O polegar é o único dos dedos que não possui a falange média. A Figura 1 mostra como ficam alocados os ossos na região da mão. [6; 7]

[pic 4]

Figura 1 Estrutura Óssea da Mão Humana

- Movimentos dos dedos

Os movimentos dos dedos ocorrem em três articulações. A articulação entre a cabeça do metacarpo e a falange proximal é chamada de articulação metacarpofalângica. É ela que une os dedos à palma da mão e dá os movimentos de flexão e extensão e de adução e abdução. O polegar é o dedo com maior mobilidade e possui uma grande amplitude de movimento. São três articulações que dão essa mobilidade, entre elas a interfalângica é a mais distal. Seguido dela a metacarpofalângica, que é formada pela cabeça do primeiro metacarpo e pela superfície da falange proximal. A articulação com maior importância é a trapézio metacarpiana e situa-se na extremidade distal do trapézio e a base do primeiro metacarpo. Essa articulação se movimenta em dois eixos: lateral-lateral, para antepulsão e retropulsão que coloca o polegar em oposição aos outros dedos, e outro eixo anteroposterior para adução-abdução. Os movimentos realizados pela mão são acionados por dois tipos de músculos, os que se encontram no antebraço e se ligam às falanges dos dedos por meio de tendões, chamada de musculatura extrínseca. O outro é a musculatura intrínseca, que fica dentro de nossas mãos. [8]

- Mão Robótica

Atualmente, diversos exemplos de mãos robóticas podem ser encontrados, desde pinças utilizadas em simples tarefas industriais até modelos mais sofisticados que tentam imitar a mecânica da mão humana. O estudo da biomecatrônica neste trabalho se aplica no desenvolvimento de uma mão artificial que copia os mesmos aspectos da mão humana como o peso, número de dedos e graus de liberdade, reproduzindo a mesma funcionalidade. De acordo com, a utilidade de uma mão robótica, tem-se três características importantes: o antropomorfismo,