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cadeiras de rodas controladas pelo cérebro

Cadeiras de rodas controladas pelo cérebro

Investigadores do Instituto de Sistemas e Robótica (ISR) da Universidade de Coimbra (UC) e do Instituto Politécnico de Tomar (IPT) desenvolveram um sistema de interface cérebro-computador que garante praticamente 100 por cento de fiabilidade e precisão no controlo de cadeiras de rodas através do cérebro, sem exigir grande esforço mental ao utilizador.

As cadeiras de rodas guiadas pelo c√©rebro apresentam-se como uma solu√ß√£o promissora para pessoas com defici√™ncias motoras graves, que n√£o podem usar interfaces convencionais. Contudo, a baixa fiabilidade e precis√£o das interfaces c√©rebro-computador (ICCs) baseadas em eletroencefalografia (EEG) e o elevado esfor√ßo mental exigido ao utilizador ‚Äď que fornece os comandos por meio de sinais cerebrais para conduzir a cadeira de rodas, sem atividade muscular ‚Äď, inviabilizam a sua utiliza√ß√£o, por raz√Ķes de seguran√ßa.

Para ultrapassar estes grandes obstáculos, o sistema proposto pela equipa do ISR e IPT, cujos resultados já se encontram publicados na IEEE Transactions on Human-Machine Systems, assenta numa nova abordagem que combina três componentes: ritmo personalizado, comandos de tempo ajustado e controlo colaborativo.

Ou seja, esclarece Gabriel Pires, investigador principal do projeto, “no mesmo sistema √© poss√≠vel a ICC detetar automaticamente quando o utilizador pretende ou n√£o enviar um comando, permitindo que este n√£o tenha de estar permanentemente focado, mas sim apenas quando pretende enviar um comando, ao seu ritmo; o tempo para dete√ß√£o da inten√ß√£o do utilizador √© tamb√©m ajustado automaticamente para permitir um desempenho constante, sendo por exemplo menos suscet√≠vel a desaten√ß√Ķes ou fadiga; e, ainda, um controlo colaborativo entre o utilizador e a m√°quina”.

Este controlo colaborativo significa que a cadeira de rodas “tem um sistema de navega√ß√£o que, por um lado, realiza as manobras finas de navega√ß√£o, aliviando o utilizador desse esfor√ßo, e, por outro lado, corrige/interpreta poss√≠veis comandos errados enviados pela ICC”, revela o investigador.

A viabilidade do sistema foi validada em v√°rias experi√™ncias realizadas com 6 pessoas com defici√™ncias motoras graves, da Associa√ß√£o de Paralisia Cerebral de Coimbra (APCC), e 7 pessoas sem defici√™ncia (grupo de controlo). Os participantes tinham de efetuar percursos de navega√ß√£o diferentes em ambientes semelhantes aos de um escrit√≥rio, como corredores, passagem de portas, gabinetes, acessos e desvio de obst√°culos e de pessoas. ¬ęPor exemplo, uma das tarefas consistia na passagem por portas estreitas, que √© uma das tarefas mais desafiantes em termos de navega√ß√£o m√≥vel dadas as dimens√Ķes da cadeira de rodas¬Ľ, sublinha Gabriel Pires.

Para conseguir testar a interface, a equipa teve de desenvolver o sistema navegação da cadeira de rodas, adaptar, do ponto de vista ergonómico, a cadeira para poder ser usada por pessoas com limitação motora e desenvolver os métodos de descodificação dos sinais eletroencefalográficos da ICC.

As experi√™ncias provaram um n√≠vel de precis√£o e fiabilidade sem precedentes, superior a 99%, destaca o investigador do ISR e docente no Instituto Polit√©cnico de Tomar: ¬ęo aumento da precis√£o de forma fi√°vel foi uma grande conquista, ou seja, mantendo o desempenho elevado ao longo do tempo, independentemente das condi√ß√Ķes. Na verdade, em alguns conjuntos de experi√™ncias obtivemos 100% de precis√£o com o grupo de controlo e 99.6% com o grupo de pessoas com defici√™ncia motora¬Ľ.

Estes resultados mostram, pela primeira vez, que √© poss√≠vel ¬ęconceber sistemas controlados por ICCs com elevado desempenho e fiabilidade e controlados de forma natural (sem elevado esfor√ßo mental do utilizador e ao seu ritmo) por pessoas com forte limita√ß√£o motora¬Ľ, afirma Gabriel Pires, frisando que esta avalia√ß√£o foi obtida ¬ęde forma quantitativa, mas tamb√©m qualitativa atrav√©s de question√°rios colocados aos participantes. Os cen√°rios de teste, embora realistas, n√£o deixam de ser bastante estruturados e menos complexos dos que encontramos em ambiente dom√©stico no dia-a-dia¬Ľ.

No entanto, apesar de os resultados serem altamente promissores, representando um passo de gigante em dire√ß√£o ao uso desta tecnologia, o docente e investigador previne que o sistema desenvolvido ainda ¬ęn√£o possui a maturidade para entrar no mercado. Para al√©m de estas experi√™ncias terem decorrido em ambiente relativamente controlado, muito menos complexo do que os ambientes dom√©sticos, um outro desafio prende-se com os sistemas de aquisi√ß√£o dos sinais eletroencefalogr√°ficos¬Ľ.

Por outro lado, conclui, ¬ęa montagem e ergonomia dos el√©trodos ainda ter√° melhorar. Finalmente, para utiliza√ß√£o do sistema em ambientes dom√©sticos mais din√Ęmicos e exigentes, teremos de introduzir mais m√≥dulos de perce√ß√£o do meio circundante, um trabalho que j√° estamos a iniciar¬Ľ.

Esta nova interface c√©rebro-computador foi desenvolvida no √Ęmbito do projeto de investiga√ß√£o e desenvolvimento (I&D) ‚ÄúB-RELIABLE: M√©todos para melhoria da fiabilidade e a intera√ß√£o em sistemas de interface c√©rebro-m√°quina atrav√©s da integra√ß√£o da dete√ß√£o autom√°tica de erros‚ÄĚ, cofinanciado por fundos europeus e pela Funda√ß√£o para a Ci√™ncia e a Tecnologia (FCT). Para al√©m de Gabriel Pires, a equipa que criou a ICC √© constitu√≠da por Aniana Cruz, Ana Lopes, Carlos Carona e Urbano J. Nunes.

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