Equipe da Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp desenvolveu um dispositivo a motor que pode ser acoplado em qualquer cadeira de rodas manual e beneficia cadeirantes impossibilitados de movê-las

Texto: Christian Marra – Inova Unicamp | Fotos: Pedro Amatuzzi – Inova Unicamp

No mundo todo, as cadeiras de rodas manuais são, naturalmente, as mais usadas devido à sua simplicidade, custo mais acessível e facilidade de manutenção. Por outro lado, pessoas com limitações mais sérias de locomoção, que não podem ou não conseguem empurrar cadeiras manuais, necessitam de modelos motorizados, que oferecem facilidades para enfrentar trechos longos ou pisos inclinados. Contudo, o acesso a esse tipo de cadeira é limitado, pois elas têm custo superior tanto para a aquisição quanto para a manutenção de suas baterias e componentes.

E foi com o objetivo de tornar mais acessíveis as cadeiras de rodas motorizadas que uma equipe de pesquisadores da Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) iniciou, há muitos anos, uma linha de pesquisa pioneira com essa finalidade, que resultou na criação de um kit de motorização para cadeiras de rodas manuais, dispositivo que proporcionou, ao longo do seu desenvolvimento, três patentes depositadas com apoio e estratégia da Agência de Inovação Inova Unicamp. O kit pode ser adaptado a cadeiras de rodas manuais e beneficiar um número maior de pessoas incapazes de usá-las, além de possibilitar aplicações em outros setores industriais, como por exemplo, na motorização de robôs para transporte de objetos em locais de difícil acesso.

“Nosso primeiro experimento foi realizado na década de 1980”, conta o professor da FEM, Franco Giuseppe Dedini. “Na ocasião, tínhamos contato com profissionais do Hospital de Clínicas da Unicamp e fomos informados do caso de uma mulher que precisava de uma cadeira de rodas, mas não podia movê-la. Então, desenvolvemos uma primeira versão dessa tecnologia para mover a cadeira, impulsionada por duas baterias automotivas, que era até avançada para a época. Foi o primeiro passo nesses longos anos de pesquisas e aprimoramentos até chegarmos ao kit adaptável”, explica Dedini.

Evolução do kit de motorização para cadeiras de rodas manuais

A professora Ludmila Correa de Alkmin e Silva, também da FEM e integrante do grupo de pesquisa, acrescenta que uma preocupação da equipe foi a de criar um kit que pudesse ser facilmente adaptado às cadeiras de rodas manuais e que, ao mesmo tempo, fosse relativamente acessível. “Nós sempre visamos um sistema generalista, que pudesse se adequar ao uso de muitas pessoas, e não uma cadeira de rodas motorizada à la carte, ou seja, capaz de atender somente a algum caso particular”, comenta Silva.

Ainda segunda ela, um dos desafios para aperfeiçoar o kit foi o de permitir que ele fosse aplicado aos mais diferentes tipos de rodas e pneus usados nas cadeiras manuais. Essa variedade é grande, e por isso, o comportamento dinâmico do contato roda-piso muda em cada caso, algo que influi diretamente na programação do sistema motorizado. “Foi preciso realizar inúmeras simulações do comportamento do dispositivo, pois nosso objetivo era definir as equações e os parâmetros do contato entre a roda e o piso e inseri-los no programa de computador”, explica a pesquisadora.

Essas simulações, que visavam a modelagem matemática do comportamento dinâmico do sistema em cada situação, resultaram no depósito de uma das três patentes que o projeto proporcionou. Este invento consistiu em uma bancada destinada a testar diversos tipos de pneus de cadeiras de rodas em contato com vários tipos de superfícies. Quando o equipamento era acionado, uma leitura matemática dos principais parâmetros envolvidos – força, momento, atrito etc. –, era realizada, permitindo a modelagem dinâmica do seu comportamento e a programação do software do sistema motorizado.

Kit motorizado acoplável e guiado por um joystick

Uma das vantagens do dispositivo desenvolvido pelos pesquisadores da FEM é a sua facilidade em incorporá-lo a variados modelos de cadeiras de rodas manuais, como detalha o professor Dedini: “O próprio usuário é capaz de acoplar e desacoplar o kit motorizado em uma cadeira de rodas manual, de forma rápida e simples. E o kit não altera as características originais da cadeira, que permanece sendo capaz de ser dobrada”, comenta o pesquisador.

Além disso, o kit motorizado proporciona desempenho adequado nas mais diversas condições de uso, como também detalha Dedini: “o software gerenciador permite que a cadeira motorizada faça corretamente manobras em curvas fechadas, que exigem um diferencial de velocidade entre uma roda e a outra. O sistema também reduz problemas de perda de tração, pois a potência gerada pelo motor é transmitida diretamente ao piso”, observa o professor.

Para facilitar a operação do kit motorizado, uma solução desenvolvida foi o acréscimo de um painel de controle guiado por um joystick, conectado ao sistema do motor. Com esse dispositivo, a cadeira de rodas tornou-se mais facilmente manobrável e proporcionou mais praticidade ao usuário. Este conjunto motorizado e guiado por um joystick corresponde também  a uma das três patentes depositadas com apoio da Inova Unicamp e que estão disponíveis para empresas e instituições licenciarem a tecnologia.

Sensor de controle ativado pelo movimento da sobrancelha

Uma evolução natural do equipamento seria atender às pessoas incapazes de manusear um joystick, que são aqueles usuários de cadeiras de rodas que sofrem paralisia total dos quatro membros do corpo (braços e pernas).

“Para dar esse passo adiante, a solução foi desenvolver uma interface homem-máquina, capaz de emitir sinais quando o usuário realizasse algum tipo de contração muscular. Neste caso, o movimento da sobrancelha seria suficiente para emitir esses sinais”, acrescenta Dedini.

O professor explica o seu funcionamento da seguinte forma: “Incluímos no sistema um sensor que emite um sinal quando o usuário realiza qualquer tipo de contração muscular. Ele pode prender esse sensor em qualquer parte do seu corpo para gerar os sinais. No caso do kit, uma ideia é, por exemplo, usar uma faixa na testa para interpretar o movimento de sua sobrancelha. Conforme esse movimento, o sistema interpreta se ele deseja dar um clique ou dois. Assim, ele envia os comandos ao sistema motorizado, bastando mexer a sobrancelha”, conta o pesquisador.

Este dispositivo assistivo de interface homem-máquina corresponde à terceira patente depositada pelo grupo de pesquisa da FEM com apoio da Inova Unicamp. Além de sua aplicação destinada a um maior número de usuários do kit motorizado para cadeiras de rodas, o invento também pode ter outras aplicações industriais. “Mas a nossa primordial preocupação foi a de atender aos cadeirantes que não podem usar controles convencionais, como joysticks, mouses ou teclados”, complementa o professor Dedini.

Novos desenvolvimentos futuros do kit motorizado adaptável

Os professores Dedini e Silva adiantam que já têm planos para continuar as melhorias do kit adaptável para cadeiras de rodas junto às suas equipes no Laboratório de Sistemas Integrados (LabSin) da Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp. “Estamos trabalhando no aperfeiçoamento de vários módulos do kit de motorização. Ainda há desafios, como o aprimoramento do consumo das baterias ou a otimização da trajetória da cadeira motorizada. Esperamos implementar futuramente essas atualizações no kit”, conclui Dedini.

A tecnologia desenvolvida na Unicamp está disponível para ser licenciada. Mais informações sobre o invento podem ser encontradas no Portfólio de Tecnologias da Unicamp.

Como licenciar uma tecnologia da Unicamp

A Inova Unicamp disponibiliza no Portfólio de Tecnologias da Unicamp uma vitrine tecnológica com perfis de patentes, programas de computador, cultivares e outras proteções. Empresas e instituições públicas ou privadas podem licenciar a propriedade intelectual da Unicamp a partir das negociações com a Agência de Inovação Inova Unicamp. O contato é realizado pelo formulário de conexão com empresas da Inova Unicamp.

A Agência também oferta ativamente as tecnologias para as empresas, com a intenção de que o conhecimento gerado na Universidade se converta em soluções reais e chegue ao mercado e à sociedade. Para conhecer outros casos de licenciamento de tecnologias da Unicamp, acesse o site da Inova. E para encontrar os profissionais ideais para as necessidades do seu projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) com a Universidade, faça uma busca no Portfólio de Competências da Unicamp.

Para conhecer outras tecnologias protegidas disponíveis para licenciamento, acesse o Portfólio de Tecnologias da Unicamp ou entre em contato com a Inova via formulário.