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    Como os exoesqueletos funcionarão
    Um exoesqueleto é exibido pelo Exército dos EUA. Exército americano

    Se você é fã dos quadrinhos e filmes do "Homem de Ferro", você provavelmente está fascinado com o motorizado, armadura capaz de voar que o industrial fictício Tony Stark veste quando sai para lutar contra os malfeitores. Não seria ótimo ter um desses por perto?

    Você pode se surpreender ao saber que, algum dia em breve, uma versão apenas um pouco menos incrível do traje do Homem de Ferro pode permitir que os soldados americanos corram mais rápido, carregue armas mais pesadas e salte sobre os obstáculos no campo de batalha. E ao mesmo tempo, vai protegê-los dos efeitos de balas e bombas. Os militares têm trabalhado no conceito de exoesqueleto motorizado, uma tecnologia projetada para aumentar o corpo humano e suas capacidades, desde 1960. Mas os avanços recentes na eletrônica e na ciência dos materiais estão finalmente fazendo essa ideia parecer prática.

    Em 2010, a contratada de defesa Raytheon demonstrou o XOS 2 experimental - essencialmente, um robô vestível guiado pelo cérebro humano - que pode levantar duas a três vezes mais peso do que um ser humano desassistido, sem nenhum esforço exigido pelo usuário. Outra companhia, Trek Aerospace, está desenvolvendo o Veículo Voador Springtail Exoesqueleto, uma estrutura de exoesqueleto com um jetpack embutido, que poderia ser capaz de voar até 70 milhas por hora (112,6 quilômetros por hora) e pairar imóvel a milhares de pés acima do solo, também [fonte:Hanlon].

    Mas outros, além dos militares, podem se beneficiar com o advento. É possível que algum dia pessoas com lesões na coluna ou doenças que causem perda de massa muscular possam se locomover tão facilmente quanto as pessoas totalmente capazes. graças aos dispositivos de corpo inteiro - essencialmente, robôs vestíveis - que permitem que eles façam o que seus músculos e nervos não conseguem. As primeiras versões de tais exoesqueletos movidos, como $ 150 da Argo Medical Technologies, 000 dispositivo ReWalk, já estão no mercado [fontes:Argo Medical Technologies, Ugwu].

    Como as futuras gerações de exoesqueletos movidos a energia irão revolucionar o campo de batalha e a existência em tempos de paz? E, que obstáculos técnicos os pesquisadores e designers devem superar para tornar os exoesqueletos motorizados realmente práticos para o uso diário?

    Primeiro, vamos ver de onde veio o conceito, e como ele evoluiu.

    Conteúdo
    1. A História do Aumento Humano
    2. Morphing Man and Machine
    3. Desafios de Desenvolvimento

    A História do Aumento Humano

    Os guerreiros usam armaduras em seus corpos desde os tempos antigos, mas a ideia de um corpo com músculos mecânicos apareceu na ficção científica em 1868, quando Edward Sylvester Ellis publicou um romance barato, "O Homem Vapor das Pradarias." O livro retratou uma máquina a vapor gigante em forma de humanóide que rebocou seu inventor, o engenhoso Johnny Brainerd, atrás dele em um carrinho a velocidades de 60 milhas por hora (96,5 quilômetros por hora), enquanto perseguia búfalos e aterrorizava índios [fonte:Landon].

    Em 1961, dois anos antes do Homem de Ferro fictício ser criado pela Marvel Comics, o Pentágono havia realmente convidado propostas para robôs vestíveis da vida real. Um artigo da Associated Press relatou a busca para desenvolver o "servo soldado, "que descreveu como" um tanque humano equipado com direção hidráulica e freios hidráulicos "que seria capaz de se divertir mais rápido e levantar objetos pesados, e que seria imune à guerra bacteriológica, gás venenoso e até mesmo calor e radiação de explosões nucleares [fonte:Cormier]. Em meados da década de 1960, O engenheiro da Universidade Cornell, Neil Mizen, desenvolveu um exoesqueleto wearable de 35 libras (15,8 kg), apelidado de "traje de super-homem" ou "amplificador de homem, "que a revista Popular Science previu alegremente que eventualmente permitiria ao usuário levantar 1, 000 libras (453,6 quilogramas) com cada mão. Enquanto isso, A General Electric desenvolveu planos para um dispositivo de 5,5 metros de altura, o "pedipulador, "que carregaria seu operador para dentro [fonte:Cloud].

    Esses conceitos provaram ser impraticáveis, mas a pesquisa continuou. Nos anos 1980, cientistas do Laboratório Nacional de Los Alamos criaram um projeto para algo chamado traje Pitman, um exoesqueleto de corpo inteiro para uso por soldados de infantaria do Exército dos EUA. Mas ficou na prancheta. Na década de 1990, o Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA em Aberdeen Proving Ground explorou a construção de um traje que na verdade se parecia com o do Homem de Ferro, mas esse projeto também não chegou a lugar nenhum [fonte:Guizzo].

    Por anos, supostos fabricantes de exoesqueletos movidos a energia foram frustrados pelas limitações da tecnologia. Os computadores eram lentos e fracos demais para fazer o processamento necessário para fazer um traje responder aos comandos ou movimentos de um usuário. Não havia um suprimento de energia suficientemente portátil, e atuadores, os músculos eletromecânicos que moveriam um exoesqueleto, eram muito fracos e volumosos para funcionar como um corpo humano. No entanto, a ideia de um mecanizado, super-soldado blindado ainda era atraente para os generais do Exército, e os cientistas e designers continuaram lutando contra as possibilidades [fonte:Guizzo].

    Na próxima seção, veremos o progresso que eles fizeram para resolver esses problemas e desenvolver um exoesqueleto prático.

    Morphing Man and Machine

    Um conceito artístico de como os futuros soldados serão ao usar máquinas exoesqueléticas. Foto cedida pela DARPA

    Na década de 2000, a busca por um traje real do Homem de Ferro finalmente começou a chegar a algum lugar.

    A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA), a incubadora do Pentágono para exóticos, tecnologia de ponta, surgiu com o financiamento para um programa de US $ 75 milhões, Exoesqueletos para aumento do desempenho humano, para acelerar as coisas. A lista de desejos da DARPA para um traje blindado motorizado era bastante ambiciosa:ela queria uma máquina que permitisse a um soldado arrastar centenas de quilos de equipamento por dias incansavelmente, lidar com grandes armas pesadas que normalmente requerem dois operadores, e ser capaz de carregar outros soldados feridos para fora do campo nas costas. Ele também queria que a máquina fosse invulnerável a tiros, e ser capaz de pular de verdade, muito alto. Alguns pesquisadores rejeitaram a ideia como impossível, mas outros estavam dispostos a pensar grande [fonte:Mone].

    Uma empresa chamada Sarcos - liderada pelo fabricante de robôs Steve Jacobsen, cujos projetos anteriores incluíam um dinossauro mecanizado de 80 toneladas - surgiu com um sistema inovador no qual sensores detectam contrações dos músculos de um usuário humano e os usam para operar uma série de válvulas, que, por sua vez, regulam o fluxo de fluido hidráulico de alta pressão para as articulações. Essas articulações mecânicas movem os cilindros com cabos presos a eles para simular os tendões que prendem o músculo humano. O resultado foi um protótipo experimental chamado XOS, que parecia algo como um híbrido de inseto humano saído de um filme de ficção científica. Em 2005, o XOS surgiu como o dispositivo mais próximo da visão dos militares, e o projeto passou para a fase de desenvolvimento. Sarcos acabou sendo adquirido pela Raytheon, que deu continuidade ao trabalho [fonte:Mone].

    Enquanto isso, outras roupas, como Berkeley Bionics, trabalhou na redução da quantidade de energia que os membros artificiais requerem, para que um exoesqueleto motorizado pudesse funcionar por tempo suficiente no campo para ser prático. Um projeto de meados dos anos 2000, o transportador de carga humana, supostamente, ele era capaz de operar por 20 horas sem recarregar [fonte:Mone].

    Perto do final da década, uma empresa japonesa chamada Cyberdyne desenvolveu o Robot Suit HAL, um conceito ainda mais engenhoso. Em vez de depender das contrações musculares de um operador humano para mover os membros, A HAL incorporou sensores que captaram as mensagens elétricas enviadas pelo cérebro do operador. Teoricamente, um exoesqueleto baseado no conceito HAL-5 permitiria ao usuário fazer o que quisesse sem mover um músculo, simplesmente pensando sobre isso [fonte:Cyberdyne].

    Na próxima seção, veremos o estado da arte atual em exoesqueletos motorizados, e onde a tecnologia pode levar em breve.

    Desafios de Desenvolvimento

    Em 2010, o projeto de exoesqueleto da Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) havia produzido uma tecnologia promissora. Network World relata que os sistemas atuais, que pesam cerca de 55 libras (25 quilogramas), pode permitir que operadores humanos carreguem 200 libras (91 kg) de peso com pouco ou nenhum esforço e muito menos fadiga. Adicionalmente, os exoesqueletos mais recentes são mais silenciosos do que a impressora típica de escritório, e pode correr a velocidades de 10 milhas por hora (16 quilômetros por hora) e realizar agachamentos e rastejamentos, além de levantar [fonte:Heary]. A Raytheon estava tão confiante em suas perspectivas que, em 2010, lançou um vídeo com Clark Gregg, um dos atores da franquia de filmes "Homem de Ferro", fazendo a narração como um exoesqueleto de segunda geração de madeira talhada por caratê, fazia flexões e levantava pesos [fonte:Weinberger].

    Enquanto isso, outro empreiteiro de defesa Lockheed Martin está trabalhando em um exoesqueleto rival projetado para levantamento de peso, com a capacidade de transferir o peso de cargas pesadas para o solo por meio das pernas robóticas do exoesqueleto da parte inferior do corpo. A empresa afirma que o exoesqueleto também é capaz de realizar agachamentos profundos, rasteja e levanta a parte superior do corpo com o mínimo esforço humano [fonte:Lockheed Martin].

    Essas máquinas exoesqueléticas também seriam equipadas com sensores e receptores de Sistema de Posicionamento Global (GPS). Os soldados podem usar essa tecnologia para obter informações sobre o terreno que estão cruzando e como navegar até locais específicos. A DARPA também está desenvolvendo tecidos computadorizados que podem ser usados ​​com os exoesqueletos para monitorar as taxas de coração e respiração.

    Se as forças armadas dos EUA conseguirem, terá uma multidão de super soldados que podem pular mais alto, corra mais rápido e levante um peso enorme amarrando esses exoesqueletos a eles. Mesmo assim, pode levar alguns anos, pelo menos, antes que o Homem de Ferro da vida real entre em um campo de batalha.

    Enquanto isso, exoesqueletos movidos a energia também podem fornecer um grande benefício em tempos de paz, já que, eventualmente, a tecnologia pode permitir que pessoas com lesões na coluna ou doenças neuromusculares incapacitantes levem uma vida mais plena. Berkeley Bionics, por exemplo, está testando eLegs, um exoesqueleto alimentado por uma bateria recarregável, que é projetado para permitir que uma pessoa com deficiência ande, levantar da posição sentada sem ajuda, e permanecer por um longo período de tempo [fonte:Berkeley Bionics].

    Muito mais informações

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    Mais ótimos links

    • Sala de perigo:construa sua própria armadura movida pelo Homem de Ferro
    • Scientific American:Homem de Ferro da Vida Real
    • SpringWalker Body Amplifier

    Fontes

    • Nuvem, Wallace. "Máquinas que permitem carregar uma tonelada." Ciência popular. Novembro de 1965. (3 de maio, 2011) http://books.google.com/books?id=-yUDAAAAMBAJ&pg=PA70&dq=powered+exoskeleton&hl=pt-BR&ei=7IzATZfqBcjVgQeZ3o3nCg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4&videaqpaginaeqBcjVgQeZ3o3nCg&sa=
    • Cormier, Frank. "Pentágono busca 'terno do super-homem'" Associated Press. 16 de fevereiro 1961. (3 de maio, 2011) http://news.google.com/newspapers?id=jGQtAAAAIBAJ&sjid=lYkFAAAAIBAJ&pg=2547, 2362974 &dq =macacão mecânico &hl =pt
    • Guizzo, Erico. "A ascensão dos robôs corporais." Espectro IEEE. Outubro de 2005. (3 de maio, 2011) http://spectrum.ieee.org/biomedical/bionics/the-rise-of-the-body-bots
    • Kelly, Mescla. "Centro de Soldados Natick do Exército dos EUA concede à Lockheed Martin contrato para realizar testes de usuário HULC ™." Lockheed Martin. 14 de julho 2010.http://www.lockheedmartin.com/news/press_releases/2010/MFC_071410_USArmyNatickSoldierCenterAwardsHULC.html
    • Landon, Brooks. "Ficção científica após 1900:do homem do vapor às estrelas." Routledge. 2002. (3 de maio, 2011) http://books.google.com/books?id=M0Qu9AVGNeAC&pg=PA64&dq=steam+powered+armor+suit&hl=pt-BR&ei=qY_ATfbCKpDVgAfLounyBQ&sa=X&oi=book_result&ct=resqf&resnum=Apagin=5&veds
    • Mone, Gregory. "Construindo o verdadeiro Homem de Ferro." PopSci.com. 9 de abril, 2008. (3 de maio, 2011) http://www.popsci.com/scitech/article/2008-04/building-real-iron-man
    • "Produtos:ReWalk-Descrição geral." Argo Medical Technologies. (3 de maio, 2011) http://www.argomedtec.com/products.asp
    • "Robô Fato HAL." Cyberdyne. (3 de maio, 2011) http://www.cyberdyne.jp/english/robotsuithal/index.html
    • Weinberger, Sharon. "Exército se prepara para equipar soldados em traje de 'Homem de Ferro'." Notícias da AOL. 28 de setembro, 2010. (3 de maio, 2011) http://www.aolnews.com/2010/09/28/army-gears-up-to-outfit-soldiers-with-iron-man-suit/
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