Em breve, os mergulhadores poderão obter um impulso bem-vindo em seus movimentos de vibração, graças a um exoesqueleto desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Pequim (PU). Ao assumir parte do fardo da natação subaquática, o dispositivo também poderia fazer com que os tanques de mergulho durassem mais.
Observar um mergulhador deslizar pela água sob a superfície do mar faz com que a atividade pareça bastante calma e suave, mas na verdade o processo envolve os maiores grupos musculares do corpo – as pernas. Toda essa ativação muscular requer oxigênio como combustível, que é fornecido pelo tanque do mergulhador. Um mergulhador que make the most of um tanque de 80 pés cúbicos a uma profundidade de 65,6 pés pode esperar que o oxigênio dure, em média, cerca de 35 a 50 minutos.
Num esforço para aumentar o tempo que um nadador poderia permanecer num tanque de mergulho, em vez de se concentrarem nos aparelhos respiratórios, os investigadores da PU adoptaram uma abordagem inovadora: diminuir a energia gasta durante a natação e, portanto, o oxigénio necessário ao mergulhador.
O exoesqueleto que eles criaram consiste em várias partes. Existem duas unidades de motor seladas que são montadas nas costas do mergulhador. Eles estão conectados a flexíveis Cabos Bowden que vão até algemas leves nas coxas e pernas do mergulhador. Uma tira na cintura estabiliza toda a unidade que é montada fora da roupa de mergulho do mergulhador. Todo o sistema pesa cerca de 9 kg (20 lb), com a maior parte da massa aplicada nas costas do mergulhador.
Universidade de Pequim
A verdadeira magia do exoesqueleto vem dos sensores embutidos no sistema denominado Unidades de Medição Inercial (IMUs), que transmitem a posição das pernas ao motor. Isso permite que o motor sinta onde estão as pernas no movimento de vibração enquanto o mergulhador nada e ajuste a força nos cabos Bowden conforme necessário. Durante a descida do chute, graças a uma embreagem embutida, o motor engata e auxilia o movimento. Na subida, o motor é desengatado para que o sistema não combata o movimento de recuperação do mergulhador.
Para testar o sistema, os pesquisadores anexaram um exoesqueleto a seis mergulhadores certificados que o utilizaram em uma piscina de 50 metros (164 pés) a uma profundidade de dois metros (6,6 pés). Cada mergulhador completou três mergulhos subaquáticos de 100 metros (328 pés) usando uma batida de perna com e sem o exoesqueleto e com ele ligado e desligado. O teste revelou resultados impressionantes, reduzindo a ativação do quadríceps e da panturrilha em pouco mais de 20% e diminuindo a ingestão de ar em 22,7%.
Os pesquisadores dizem que são necessários mais testes para refinar ainda mais o exoesqueleto. Eles planejam usar dinâmica de fluidos computacional para mapear a resistência à água em mergulhadores; teste em condições mais dinâmicas do mundo actual, além da piscina; alterar velocidades e estilos de natação; experimente diferentes materiais mais leves; e aplicar mais sensores que monitorarão métricas como frequência cardíaca, além do consumo de ar.
“Nossa pesquisa amplia os limites da aplicação de robôs vestíveis e introduz um cenário totalmente novo para estudos de exoesqueleto”, escrevem os pesquisadores no estudo, que foi publicado na revista, Transações IEEE em Robótica. “Essencialmente, os exoesqueletos motorizados proporcionam uma melhoria da funcionalidade humana, e ambientes ou condições de trabalho especiais não diminuem totalmente a sua utilidade.
“O nosso trabalho fornece uma referência para a concepção e avaliação de futuros dispositivos de assistência subaquática, com potencial para fortalecer a ligação entre os humanos e o oceano e para alargar os horizontes da exploração.”
Fonte: Universidade de Pequim