Contextualização

Vivemos em uma era onde a tecnologia está integrada em praticamente todos os aspectos de nossas vidas. Neste contexto, a robótica médica surge como um subcampo empolgante da engenharia biomédica que visa utilizar a precisão e a eficiência dos robôs para melhorar a qualidade dos cuidados de saúde. Envolve o uso de robôs em cirurgias, reabilitação de pacientes, diagnóstico de doenças, entre outras aplicações.

Em primeiro lugar, é importante termos um entendimento claro de que um robô, em termos mais simples, é uma máquina que pode ser programada para executar tarefas. No campo da medicina, esses robôs podem realizar ações com precisão e estabilidade que superam a capacidade humana. Além disso, os robôs médicos podem trabalhar em ambientes muito pequenos, ajudando a minimizar o dano aos tecidos saudáveis e acelerando a recuperação do paciente.

Introdução

Na robótica médica, é imperativo entender a anatomia humana, a fim de que os robôs possam interagir de maneira eficaz e segura com o corpo humano. O conhecimento em engenharia biomédica é fundamental para compreender as características dos materiais e dispositivos médicos, bem como os regulamentos de saúde e segurança relevantes.

Do ponto de vista prático, as habilidades de programação e controle são essenciais para a operação eficaz de robôs médicos. Isso envolve entender os componentes de um robô, como sensores e atuadores, e como eles se combinam para permitir que o robô execute tarefas específicas.

Considerando a natureza crítica dos procedimentos médicos, a segurança do paciente e altos padrões de controle de qualidade são de extrema importância. Além disso, como a robótica médica é uma disciplina interdisciplinar, é essencial ter habilidades eficazes de comunicação e colaboração.

Contexto Aplicado e Importância

A robótica médica é uma área de estudo com inúmeras aplicações práticas. Para ilustrar, vamos considerar a cirurgia assistida por robô. Esta é uma área da medicina na qual os cirurgiões utilizam robôs controlados remotamente para realizar procedimentos cirúrgicos. A vantagem de usar robôs nestes casos é que podem possibilitar um controle maior do cirurgião e uma precisão sem paralelo, minimizando o trauma cirúrgico.

Além disso, a robótica médica tem um impacto significativo na área de reabilitação física. Os exoesqueletos robóticos, por exemplo, têm sido usados para reabilitar pacientes com lesões da medula espinhal, esclerose múltipla e outras condições que resultam na perda de controle motor.

Em resumo, a robótica médica é um campo de estudo e prática que pode melhorar a eficácia dos cuidados de saúde e melhorar a qualidade de vida de muitos pacientes. É um exemplo prático de como a engenharia e a medicina podem se unir para resolver problemas complexos de saúde.

Para maiores imersões no tema, sugiro as seguintes fontes:

1. Livro: "Introduction to Medical Imaging: Physics, Engineering and Clinical Applications”, de Nadine Barrie Smith e Andrew Webb.
2. Documentário: "The Bleeding Edge" disponível na Netflix.
3. Visita virtual ou, se possível, presencial ao Centro de Robótica da Johns Hopkins (Estados Unidos).
4. TED Talk: "A robot that eats surgery" de Catherine Mohr.

Atividade Prática

Projeto "Mãos Robóticas à Obra"

Objetivo do projeto

Desenvolver uma "mão robótica" funcional que possa executar movimentos básicos, como agarrar um objeto, movendo-se de acordo com a ações do usuário.

Materiais necessários

• Servomotores
• Arduino Uno
• Cabos jumper
• Sensor de flexão (Flex sensor)
• Luva
• Palitos de sorvete
• Linhas de pesca
• Fita adesiva forte
• Alicate
• Tesoura

Descrição detalhada do projeto

Este projeto é voltado para estudantes de robótica interessados em aplicar seus conhecimentos de programação, engenharia mecânica e automação em um projeto hands-on. O objetivo é desenvolver e programar uma mão robótica que imita os movimentos básicos de uma mão humana. Trata-se de um modelo de robô bastante simples, que funciona exatamente como uma mão humana manipulando objetos. Esta atividade deve ser realizada em grupos de 3-5 alunos e deve levar de 5 a 10 horas para ser concluída.

Passo a passo detalhado para a realização da atividade

1. Planejamento do projeto: O primeiro passo para a construção da mão robótica é criar um esboço do design da mão. Serão necessários cinco servomotores: um para cada dedo. Lembrar de deixar um espaço para a colocação dos sensores de flexão na luva.

2. Construção da estrutura da mão: Utilizando os palitos de sorvete, construa a estrutura da mão e dos dedos. Os dedos devem ser flexíveis nas articulações. Utilize a linha de pesca para realizar a flexão dos dedos e a fita adesiva para unir as estruturas.

3. Fixação dos servomotores: Posicione os servomotores de forma que eles possam mover as réplicas dos dedos. Certifique-se de que cada servo esteja adequadamente fixado e possa puxar a linha de pesca para fazer a mão abrir e fechar.

4. Programação e configuração dos sensores: Utilizando a linguagem de programação Arduino, programe os servomotores para mover as réplicas dos dedos quando os sensores de flexão na luva detectarem o movimento. Cada sensor será associado a um servomotor específico na mão robótica.

5. Testes finais: Após a montagem da mão robótica e a programação dos servomotores, realize vários testes para garantir a funcionalidade da mão. Certifique-se de que a mão pode abrir e fechar adequadamente e que cada dedo move-se conforme esperado.

Entregas do projeto:

As equipes devem entregar:

• A mão robótica que criaram
• Um relatório de projeto

O relatório de projeto deve incluir as seguintes seções:

1. Introdução: Breve background sobre robótica médica e a importância de projetos práticos;
2. Desenvolvimento: A teoria relevante para criar sua mão robótica, os desafios encontrados, as soluções propostas, as possíveis melhorias e o papel de cada membro da equipe no projeto;
3. Conclusões: Discussão dos resultados e reflexões aprendidas durante a realização do projeto;
4. Bibliografia: As referências de todos os materiais consultados durante a realização do projeto.

Essas entregas ajudarão a avaliar não apenas o conhecimento técnico dos alunos, mas também a capacidade de trabalhar em equipe e documentar o projeto. Veremos a importância dessas habilidades para o desenvolvimento da carreira em engenharia e robótica.