Universidade Federal de Minas Gerais

Bruna Brandão/UFMG
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Laboratório de Bioengenharia da UFMG: pesquisas exploram interface cérebro-máquina


Estudos na área de neurorrobótica buscam ampliar capacidades humanas

sexta-feira, 5 de outubro de 2012, às 9h00

Movimentando-se ao longo de um corredor, um cadeirante avista uma porta cinco metros à sua frente. Enquanto seu cérebro emite o sinal elétrico indicando que o caminho a ser tomado é à direita, a cadeira de rodas, dotada de um sistema de mapeamento e simulação computacional, já processa as diferentes direções possíveis, integrando-se ao trabalho cognitivo do usuário. O que parece cena de ficção científica já está próximo de se tornar realidade, graças a pesquisas conjuntas entre as áreas de neurociências e robótica. O Laboratório de Engenharia Biomédica e o Laboratório de Computação e Robótica, ambos vinculados ao Departamento de Engenharia Elétrica da UFMG, atuam nesse campo de investigação, desenvolvendo estudos de interface cérebro-máquina.

Fisioterapeutas, neurofisiologistas, otorrinolaringologistas, fonoaudiólogos, engenheiros civis, elétricos, eletrônicos e de controle e automação, entre outros profissionais, compõem as equipes, cuja missão é aplicar sinais cerebrais a dispositivos robóticos. “Nossa proposta é desenvolver tecnologias de interface não invasivas”, ressalta o coordenador do Laboratório de Engenharia Biomédica, Carlos Julio Tierra.

Nesse sentido, o primeiro passo foi a realização de experimentos de eletro-oculograma , que promoviam o controle de máquinas por meio de movimentos oculares humanos. “Em seguida, partimos para a estimulação sensorial, utilizando um sistema de LEDs que piscavam com diferentes frequências, o que induzia distintas respostas cerebrais”, revela. O desafio, agora, é aplicar os resultados desses estudos no desenvolvimento de um veículo autônomo – a cadeira de rodas “inteligente”.

Máquinas no comando
Bruno.JPG Se o aparelho motor humano funciona de maneira bastante complexa, com a neurorrobótica boa parte da “inteligência motora” fica a cargo de uma máquina. “Divide-se a complexidade do sistema, pois o robô detecta a intenção humana de movimento, realizando-o”, esclarece o professor do Departamento de Engenharia Elétrica da UFMG Bruno Vilhena Adorno [na foto de Bruna Brandão]. “O intuito é fazer com que homem e máquina, associados, tornem-se mais eficientes e poderosos do que cada um deles individualmente.”

Estudioso da área de robótica cooperativa, Adorno tem realizado, nos últimos anos, experimentos de interação entre humanos e robôs. No último sábado, dia 29, ele apresentou no 6º Simpósio internacional de neurociências da UFMG alguns resultados de sua pesquisa de doutorado, concluída em 2011, na Université Montpellier 2 / LIRMM (França). Em experimento inédito realizado no ano passado em parceria com o professor Antônio Padilha, da Universidade de Brasília, ele utilizou a técnica chamada “estimulação elétrico-funcional de superfície” para controlar a função neuromuscular humana. Foram colocados eletrodos no braço de uma pessoa, com uma intensidade elétrica muito mais alta do que o sinal proveniente de seu cérebro. Dessa forma, o indivíduo perdeu o controle sobre sua própria musculatura. “A pessoa tinha que jogar uma bola para dentro de uma cesta – sendo que, naquele momento, era o robô quem controlava o braço humano”, conta.

No mesmo período, ele desenvolveu um formalismo matemático para descrever a interação humano-robô. “Se eu quiser que um robô coloque água no meu copo, por exemplo, ele deverá saber onde está o recipiente para derramar o líquido, em que posição se encontra e qual a orientação dele no espaço. Baseando-se nessas informações, ele terá que fazer uma série de operações matemáticas para realizar a tarefa”, salienta. O cálculo é complexo por envolver um trabalho de coordenação mútua: se a mão da pessoa se move, a máquina também deve se movimentar.

A manipulação cooperativa é outra questão à qual Adorno tem se dedicado. Nesse caso, homem e máquina se aliam para realizarem, juntos, uma tarefa. “Digamos que a ideia seja movermos uma mesa, por exemplo: é preciso descrever essa situação de maneira que ambos participem, mas sem que haja movimentos conflitantes", observa. “Tudo deve ser feito de forma coordenada.”

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Experimento de interação humano-robô realizado pelo professor Bruno Adorno em 2011

(Gabriella Praça)

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