Engenheiros desenvolvem equipamento para auxiliar corredores com problemas nos tornozelos

Engenheiros desenvolvem equipamento para auxiliar corredores com problemas nos tornozelos

Pesquisadores da Stanford University criaram dispositivos que potencializam a corrida das pessoas com lesões nos tornozelos

SILVIA HERRERA

02 de abril de 2020 | 12h11

Finalmente uma boa notícia no meio da pandemia. Pensando em como ajudar os corredores que sofrem com os tornozelos, os engenheiros da Stanford University (EUA) desenvolveram  dois tipos de exoesqueletos  – um a mola e um elétrico. Com eles, é possível correr mais fácil, evitando a sobrecarga do impacto nos tornozelos. O resultado da pesquisa foi publicado dia 25 de março no Science Robotics, e o resultado foi considerado surpreendente pelos envolvidos.

Pesquisa da Stanford University teve patrocínio da Nike

Dados dos EUA, indicam que 20% das pessoas não correram no último ano  porque têm lesões ou não queriam se machucar. Com este estudo, os pesquisadores desejavam tornar a corrida mais fácil e divertida para todos.  E pelo jeito estão no caminho certo.

Onze corredores participaram do estudo, que foi feito em uma esteira. E foram testadas quatro opções: só com o tênis, com o de mola, com o a motor e com o exosqueleto (desligado). Antes dos testes houve um período de adaptação à estrutura, para que cada corredor conseguisse correr confortavelmente, no seu pace habitual de treinos, com a estrutura e os aparelhos do teste ergo espirométrico. Durante os testes, os pesquisadores mediram a produção energética dos corredores através de uma máscara que monitorava quanto oxigênio eles estavam respirando e quanto dióxido de carbono eles estavam expirando. Os testes para cada tipo de assistência duraram seis minutos e os pesquisadores basearam suas descobertas nos últimos três minutos de cada exercício.

Mesmo desligado, a estrutura do exoesqueleto elétrico  torna a corrida mais fácil, com 13% a menos de consumo de energia. Com o aparelho ligado, a taxa foi maior – 25%. O exoesqueleto é fixado pouco abaixo do joelho e se estende até o pé. Um cabo auxilia nas passadas, tornando a corrida mais fácil. O modelo com a mola também funciona, facilitando a corrida em 11%. Nessa versão, só usando a estrutura sem a ativação das molas,  o dispositivo alivia a corrida em 2%. Esses resultados surpreenderam os pesquisadores, que previam que o equipamento com mola seria mais eficaz. Acreditam, que no futuro, esse tipo de aparelho possa ajudar a muitos corredores, impedidos de correr por conta dos mais variados tipos de lesões.

Segundo Steve Collins, professor associado de Engenharia Mecânica na Stanford e autor sênior deste projeto, os pesquisadores partiram da premissa que, como as pernas se comportam como molas durante a corrida, o dispositivo com molas seria mais eficaz, e a pesquisa mostrou exatamente o contrário.  “Isso comprova como são importantes as pesquisas”, acrescenta. Ele explica que os cientistas têm uma intuição de como caminhamos e andamos, mas que há muito ainda a ser estudado e descoberto para melhorar a eficácia desses movimentos. Collins destaca que no futuro outros cientistas podem criar outros aparelhos mais baratos e compactos, para que possa ser usado pelos corredores com problemas nos tornozelos.  Os equipamentos utilizados são enormes e bem caros.

Mais novidades. A economia de energia indica que um corredor que usa o exoesqueleto motorizado pode aumentar sua velocidade em até 10%. Esse número pode ser ainda maior se os corredores tiverem tempo adicional para treinamento e otimização. Dados os consideráveis ganhos envolvidos, os pesquisadores acham que deve ser possível transformar o esqueleto elétrico em um dispositivo viável, sem ser conectado a um motor exterior, e  eficaz.

Como funciona

Exoesqueleto possui barra de fibra de carbono

Os testes foram realizados em uma esteira. Nos dois modelos, a estrutura do exoesqueleto de tornozelo foi fixada nas duas pernas do corredores, pouco abaixo do joelho. A estrutura é fixa nos pés por uma corda colocada sob o calcanhar e uma barra de fibra de carbono colocada sob o solado na região dos  dedos. O motor do dispositivo é externo, colocado atrás da esteira.

Na versão com molas, colocaram molas paralelas às panturrilhas para adicionar energia durante o início da pisada para descarregar quando o movimento chega aos pés (com corrida começando pelo calcanhar).

Na versão elétrica, em vez de molas são colocados cabos, que favorecem os movimentos durante as passadas, ajudando os tornozelos a estender no final da passada. O processo é semelhante aos freios de bicicleta com cabos. Na prática, esse modelo tirou a carga das panturrilhas tornando a corrida mais leve. A estudante Delaney Miller, que ajudou na pesquisa e também testou os modelos, disse que com esse aparelho dá a sensação de ser possível correr pra sempre.

“Essas são as maiores melhorias na economia de energia que vimos em qualquer dispositivo usado para ajudar na corrida”, disse Collins. “Portanto, você provavelmente não poderá usar esse dispositivo durante um período de qualificação em uma corrida, mas pode permitir que você acompanhe seus amigos que correm um pouco mais rápido do que você. Por exemplo, meu irmão mais novo correu a Maratona de Boston e eu adoraria poder acompanhar o ritmo dele. ”  Nossa, seria realmente maravilhoso que esse aparelho chegasse às lojas num futuro próximo!

Além da Stanford, participaram do estudo pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon, Universidade de Ghent e Nike Inc. Collins também é membro do Stanford Bio-X. E a pesquisa foi bancada pela Nike e o National Science Foundation.

Veja abaixo como funciona:

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