Exoesqueleto usa inteligência artificial para prever movimentos

Pesquisadores do RIKEN Guardian Robot Project, no Japão, desenvolveram um exoesqueleto que usa aprendizagem de máquina para ajudar pessoas com problemas de mobilidade. A nova tecnologia permite que o dispositivo robótico “adivinhe” qual movimento o usuário deseja fazer.

Atualmente, os exoesqueletos são ferramentas importantes para auxiliar pacientes com deficiências físicas ou mobilidade reduzida. O maior problema, porém, é que esses equipamentos geralmente são muito pesados e, se não forem controlados por pessoas experientes, podem atrapalhar mais do que ajudar.

“Ao desenvolver nosso exoesqueleto, partimos do princípio de que ele precisaria ser leve e robusto ao mesmo tempo, sendo capaz de prever as intenções do usuário para reduzir o esforço necessário durante sua utilização no dia a dia”, explica o professor de robótica Jun-ichiro Furukawa, autor principal do estudo.

Leve e inteligente

O exoesqueleto é ​​composto por uma estrutura leve de fibra de carbono e uma articulação altamente retrátil acionada por meio de um músculo artificial pneumático. Com esse sistema, o dispositivo robótico não interfere nos movimentos do usuário quando o atuador não é acionado.

Para que o equipamento conseguisse prever os movimentos do usuário, os cientistas recorreram a um programa de inteligência artificial (IA). Eles usaram um método conhecido como “positivo e não rotulado” para fazer com que o exoesqueleto aprendesse a ler corretamente as intenções do paciente, com base em suas atividades musculares.

“Esse método de classificação permite o uso de dados ambíguos, combinando informações rotuladas positivamente, que a máquina sabe que estão corretas, com outros dados não rotulados que podem ser positivos ou negativos, permitindo que a inteligência artificial aprenda a identificar o que está por vir”, acrescenta Furukawa.

Testes promissores

Para testar a eficácia do dispositivo, os voluntários realizaram movimentos como levantar, abaixar, cruzar as pernas ou inclinar para frente e para trás por repetidas vezes. O exoesqueleto então usou aprendizagem de máquina para adivinhar quando eles estavam realmente tentando se movimentar, fornecendo a assistência mais adequada.

Segundos os cientistas, os resultados obtidos durante os testes foram muito melhores em comparação com sistemas robóticos convencionais, que usam apenas informações rotuladas para prever a realização de movimentos, levando em consideração somente o comportamento do usuário previamente carregado em sua base de dados.

“O elemento-chave de nossa pesquisa é que, ao controlar um robô para auxiliar o movimento humano, é importante desenvolvê-lo com base na suposição de que as pessoas se comportarão de maneiras diferentes, que não estão previstas nos dados de aprendizagem, para que o exoesqueleto se adapte a qualquer tipo de situação ou ambiente”, encerra o professor Jun Morimoto, coautor do estudo.