Exosqueleto "O que é?": A palavra exosqueleto vem do grego e inclui as palavras "exo" (fora) e "skeletos" (corpo dessecado). Um exoesqueleto (também designado por fato robótico) é uma estrutura, geralmente mecânica e motorizada, que é fixada ao corpo exterior de um ser humano e serve de espartilho de apoio ao utilizador. Os exoesqueletos também se tornarão mais populares no futuro, no âmbito da mobilidade aumentada.
Curto e doce:
Os exoesqueletos podem melhorar o desempenho de utilizadores não deficientes e restaurar o movimento de pessoas com deficiências de locomoção.
O reino animal serviu de modelo de engenharia para a biomecânica, porque os animais com membros utilizam principalmente exoesqueletos, incluindo crustáceos e aracnídeos, uma vez que os animais com membros não têm um esqueleto interno, mas utilizam este tipo de exoesqueleto (esqueleto externo) para estabilização. Provavelmente, a primeira tentativa registada de construção de um exoesqueleto mecânico moderno foi o Hardiman, um protótipo experimental mal sucedido fabricado pela General Electric em 1965, que se destinava a permitir ao utilizador transportar cargas com um peso até 680 kg. No entanto, o utilizador não conseguia controlar o exoesqueleto, pelo que o projeto foi abandonado. O Instituto Fraunhofer de Sistemas de Produção e Tecnologia de Design foi o primeiro instituto de investigação do mundo a desenvolver um simulador de marcha chamado "HapticWalker" para ajudar os doentes com AVC a reaprender a andar. O primeiro exoesqueleto sem acionamento foi patenteado pelo inventor russo Nicholas Yagn já em 1890. Consiste em duas molas de lâmina dispostas paralelamente às pernas para melhorar a velocidade de marcha da infantaria.
Desenvolvimento até hoje:
Entre outros avanços no final do século XX e no início do século XXI, o financiamento do Programa de Exoesqueleto para Aumento do Desempenho Humano da Agência de Projectos de Investigação Avançada da Defesa dos EUA (DARPA) permitiu o desenvolvimento de robôs vestíveis para as extremidades inferiores (nomeadamente o Exoesqueleto de Extremidades Inferiores de Berkeley e o Sarcos Guardian XO para aumentar a força e reduzir o esforço durante o transporte de cargas). A tecnologia foi depois adaptada a outros domínios, incluindo a reabilitação e a indústria.
O modo de funcionamento do exoesqueleto é facilmente explicado: os exoesqueletos actuais são fáceis de montar e são utilizados na Indústria 4.0 como forma de cuidados de saúde no trabalho, bem como na medicina. Especialmente na reabilitação médica, estes exoesqueletos motorizados são utilizados para as extremidades inferiores. Por exemplo, os doentes com paraplegia, esclerose múltipla ou paralisia após um acidente vascular cerebral podem beneficiar do treino com o sistema.
Existem sistemas de exoesqueletos para a parte superior do corpo e robots de exoesqueleto para as pernas, bem como luvas de exoesqueleto.
Na reabilitação médica, por exemplo, em clínicas de reabilitação, os exoesqueletos limitam-se a tratamentos locais temporários. Aqui, por exemplo, servem como dispositivo de treino durante a duração da medida de reabilitação em regime de internamento ou ambulatório.
Graças aos desenvolvimentos técnicos sob a forma de tecnologia de acionamento melhorada e baterias de longa duração, os exoesqueletos são agora também utilizados para uso pessoal. Os utilizadores podem, assim, ficar de pé e andar de novo de forma autónoma e tornar-se menos dependentes de terceiros. Estes exoesqueletos modificados são adequados para uso permanente e uso pessoal no ambiente quotidiano privado e são agora também utilizados nesse ambiente.
Em aplicações médicas, por exemplo, após uma paraplegia, um exoesqueleto pode ser uma opção adicional para o fornecimento de ajudas, se as propriedades estruturais e funcionais do sistema neuromuscular e esquelético estiverem demasiado limitadas para permitir a mobilização através de uma ortótese.
Em doentes com paraplegia completa, os exoesqueletos são utilizados como alternativa a uma ortótese segundo este critério para alturas de lesão acima da vértebra torácica.
Em doentes com paraplegia incompleta, as ortóteses são mesmo adequadas para alturas de lesão acima de T12, a fim de promover a atividade do próprio doente de tal forma que as medidas de mobilização possam ser bem sucedidas.
A estrutura do exoesqueleto depende da aplicação e da região do corpo a ser suportada. Os exoesqueletos podem ser divididos em dois tipos no que respeita ao seu suporte de energia: Exoesqueletos passivos e activos.
Enquanto que os exoesqueletos activos fornecem o seu suporte de energia eléctrica ou pneumaticamente, nas variantes passivas este é feito mecanicamente com molas. Os exoesqueletos passivos não necessitam de uma fonte de energia externa. Para os exoesqueletos activos, é feita uma distinção entre baterias ou garrafas de gás a transportar e fontes de alimentação fixas, como a rede eléctrica ou sistemas de ar comprimido.
Os exoesqueletos estão disponíveis para mãos, braços, ombros, tronco e pernas.
Os exoesqueletos são subdivididos de acordo com a sua função de apoio: os que servem para apoiar a força, os que servem para aumentar a resistência do utilizador e os que servem para aumentar a velocidade de movimento.
Os exoesqueletos activos pesam significativamente mais do que os passivos. Começam por pesar entre 15 kg e 25 kg.
Os exoesqueletos leves e passivos são frequentemente utilizados para corrigir a postura (ao levantar ou ao sentar) ou para suportar o peso das ferramentas durante o trabalho suspenso. Os exoesqueletos activos oferecem a possibilidade de aliviar o utilizador durante o trabalho de elevação.
Basicamente, os exoesqueletos podem ser divididos em dois tipos no que diz respeito ao seu tipo de assistência eléctrica: Os exoesqueletos passivos e os activos.
Os exoesqueletos passivos apoiam o utilizador por meio de ajudas mecânicas, tais como sistemas de molas ou de cabos. A energia é armazenada mecanicamente por meio de molas, pelo que a energia potencial com que as molas são pré-tensionadas quando uma parte do corpo se move de uma determinada forma apoia subsequentemente o bastão no contra-movimento. Por conseguinte, não requerem a utilização de motores e sensores, são geralmente mais leves ou mais silenciosos e muito mais fáceis de instalar.
Os exoesqueletos activos criam um suporte mecatrónico de energia ativa para cargas físicas simples ou combinadas. Uma vez que são accionados pneumaticamente ou por motores, são alimentados por eletricidade e são, na sua maioria, modulares e expansíveis, têm uma complexidade, peso e instrução muito superiores. O fornecimento de energia para os exoesqueletos activos é principalmente elétrico. Ou existe uma bateria integrada na estrutura de suporte ou o exoesqueleto está diretamente ligado à rede eléctrica. Além disso, o acionamento também pode ser pneumático.
Um exoesqueleto passivo recebe a sua energia através da pré-tensão de um mecanismo de mola ou de um elástico, que deve ser devolvida ao exoesqueleto através da sua própria força muscular após cada apoio de força na direção oposta. Consequência: A força é redistribuída e fica novamente disponível para o movimento seguinte da carga. Isto significa que a carga está melhor adaptada aos movimentos naturais do corpo humano. O exoesqueleto acrescenta força durante o processo de elevação e apoia o sistema músculo-esquelético à volta dos ombros e dos braços.
No movimento descendente, o utilizador volta a colocar o atuador sob tensão para o processo de elevação seguinte. A força de apoio disponível do exoesqueleto passivo é assim limitada pela força a aplicar pelo utilizador para pré-tensionar o sistema. Para capacidades de apoio mais elevadas, por exemplo, quando se deslocam cargas pesadas, é necessário gerar pré-cargas mais elevadas. O constante tensionamento e relaxamento do exoesqueleto pode ser muito cansativo em sequências de movimentos muito monótonas e repetitivas.
Recomendação: Para uma atividade a ser utilizada em altura, até 45 minutos de cada vez, de modo a que o exoesqueleto contrabalance a força do peso da ferramenta a ser levantada como equivalente.
Muitas vezes, a pré-carga é variável e pode ser ajustada individualmente em termos de nível de força e força máxima da mola, utilizando porcas serrilhadas ou ferramentas. Isto permite que as características do suporte sejam ajustadas, mas não durante o processo de trabalho. Dependendo da estrutura e da conceção do sistema, o exoesqueleto passivo tem de ser removido e parcialmente convertido para este fim, o que é moroso e muitas vezes impraticável.
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Direitos de autor de Tom Illauer
Cientificamente, os exoesqueletos são estudados na robótica de reabilitação e investigados empiricamente em muitas universidades. Especialmente para fins terapêuticos, faz parte de um campo de investigação interdisciplinar. Não hesite em visitar a nossa secção Estudos e Universidades de Investigação com listas e contactos. Encontrará um resumo da utilização do exoesqueleto na nossa visão geral.
Isto depende especificamente do fabricante e da solução, bem como da área de aplicação pretendida e dos seus diagnósticos ou condições gerais. Pode também encontrar abaixo como deve usar o exoesqueleto, ou como um exoesqueleto reduz as dores nas costas:
De qualquer forma, existem alguns denominadores comuns, mas recomendamos vivamente que procure aconselhamento individual:
Os sistemas foram desenvolvidos para pessoas com paraplegia completa ou incompleta que se podem apoiar com as mãos e os ombros em muletas de antebraço. Factores como a densidade óssea suficiente e a amplitude de movimento das articulações individuais (anca, joelho, pé) devem ser previamente esclarecidos. O treino regular de pé (por exemplo, mesa de pé ou cadeira de rodas de pé) com antecedência é vantajoso em termos de estabilidade do sistema cardiovascular e controlo do tronco. Para a realização do exame, é necessária uma declaração de não objeção ao exame assinada pelo médico (receberá da nossa parte o respetivo modelo) e uma medição actualizada da densidade óssea (medição DXA na coxa).
Não é recomendada a sua utilização em doentes:
Potencialmente, o auxílio pode simplificar as seguintes actividades: (Leia os estudos e aconselhe-se com o seu médico! De acordo com as informações do fabricante:)
Os sistemas de uso pessoal são exoesqueletos leves, usados no corpo, com motores nas articulações da anca e do joelho. O utilizador controla os movimentos com ligeiras deslocações do seu centro de gravidade. Através de um sensor, o sistema detecta a flexão do tronco para a frente, o que dá início ao primeiro passo. Uma deslocação repetida do peso do corpo desencadeia uma série de passos que imitam o movimento normal das pernas.
Um exoesqueleto é uma estrutura mecânica que está ligada ao corpo exterior de uma pessoa e serve de espartilho de apoio. O termo "exosqueleto" vem do grego e significa literalmente "exterior" (exo) e "corpo dessecado" (skeletos). Originalmente inspirado em animais com membros, como os crustáceos, que utilizam um exoesqueleto para estabilização, a biomecânica adoptou este conceito. Atualmente, os exoesqueletos operados por máquinas já são utilizados em medicina, especialmente no domínio das ortóteses. Na reabilitação médica, os exoesqueletos motorizados são utilizados para as extremidades inferiores. Os doentes com paraplegia, esclerose múltipla ou paralisia após um acidente vascular cerebral podem beneficiar do treino com estes sistemas. Até agora, estes dispositivos eram frequentemente utilizados para tratamentos locais temporários, por exemplo, durante uma medida de reabilitação em regime de internamento ou ambulatório. Graças aos avanços na tecnologia de acionamento e de baterias, é agora possível desenvolver sistemas de exoesqueleto que podem ser operados pelo utilizador e utilizados para uma marcha independente. Estes exoesqueletos são adequados para uma utilização permanente em ambientes privados do quotidiano e estão agora a ser aplicados nesses locais. Além disso, há uma variedade de soluções profissionais, especialmente para os trabalhadores dos sectores da logística, dos cuidados e do artesanato. Estas soluções centram-se no alívio das costas e da sobrecarga, embora existam também produtos para alcançar ou sentar.
A mecânica motora proporciona um alívio especial e um apoio causal para as zonas desde as costas até aos joelhos.
O custo dos modelos de exoesqueleto é muito variável. Depende do caso de cada pessoa. É necessário ter em conta a caixa de seguro de saúde para, por exemplo, a formação num centro de reabilitação, a caixa de seguro de saúde para, entre outros, paraplégicos, as caixas de seguro de saúde das empresas e as cooperativas de integração profissional das empresas, as instituições de seguro de pensões, etc. A probabilidade de uma decisão positiva aumenta com a probabilidade de uma indemnização por invalidez. Para além disso, é importante saber se o exoesqueleto se destina a dar apoio estético ou funcional. A maioria dos exoesqueletos (exceto o ReWalk) não tem um número de ajuda, o que, por sua vez, torna o processo de candidatura mais difícil, mas não impossível. No entanto, existem alguns fornecedores de exoesqueletos com autorização certificada para faturar o exoesqueleto como um auxílio com o número de auxílio (23.29.01.2001 e 23.29.01.3001) a fundos de seguros de saúde ou a fundos de seguros de cuidados prolongados.
Em alternativa, existe também uma cadeira de rodas para subir escadas com número de ajudas na gama Premium, denominada Scewo.
Quer comprar um exoesqueleto? O custo médio de um exoesqueleto é de cinco a seis dígitos. Os preços actuais dos exoesqueletos para uso pessoal estão fixados numa média de, pelo menos, 100 000 euros. Se a sua caixa de seguro de doença aprovar o seu pedido, só tem de pagar a comparticipação legal até um máximo de 10 euros. Gostaria de pedir um exoesqueleto emprestado? Isso também é possível. Pode alugar o exoesqueleto, quer se trate de um exoesqueleto com motor ou de um exoesqueleto sem motor.
Isto depende especificamente do fabricante, do modelo, do utilizador e do curso de treino. Em princípio, pode atingir uma velocidade de marcha de até 4 km/h com exoesqueletos.
O efeito positivo dos exoesqueletos foi analisado e comprovado em numerosos estudos. Pode encontrar mais informações sobre os estudos aqui. Estes também estão listados para si abaixo.
Isto depende especificamente do modelo e da área de utilização. Os exoesqueletos militares têm normalmente uma capacidade de carga significativamente superior. No entanto, os exoesqueletos devem ser sempre protegidos da luz solar extrema (-15 a 45 graus Celsius). Além disso, deve evitar o contacto direto com o fogo, as brasas e o calor.
Um exoesqueleto pode ser uma ferramenta muito eficaz para aliviar as actividades físicas pesadas, por exemplo, a zona das costas.
No domínio da medicina, um claro "não". No entanto, os exoesqueletos na Indústria 4.0 melhoram a ergonomia do trabalhador e, por conseguinte, aumentam a satisfação do trabalhador, o que a maioria dos empregadores considera um fator de melhoria do desempenho.
Isto depende do modelo. Os exoesqueletos industriais podem ser colocados e retirados em menos de 30 segundos. Os exoesqueletos médicos podem ser utilizados em poucos minutos (cerca de cinco minutos).
Indústria:
O tempo de utilização dos exoesqueletos não é limitado. Devido à simplicidade de colocação e remoção, os exoesqueletos podem ser facilmente retirados, por exemplo, durante a rotação dos postos de trabalho ou durante as pausas.
Medicina:
O tempo de utilização dos exoesqueletos é limitado. Recomenda-se que faça sempre pausas mais longas e que não exceda o tempo de utilização durante várias horas de cada vez.
Os tecidos de um exoesqueleto são amovíveis, laváveis e, portanto, reutilizáveis. A tecnologia pode ser limpa com um pano húmido.
Recomendamos que utilize o exoesqueleto individualmente. Esta é a única forma de garantir a eficácia ideal do exoesqueleto através de um ajuste correto no dispositivo.
Além disso, por razões de higiene, não deve ser transmitido a outro utilizador.
No total, temos mais de 75 projectos na nossa plataforma. Fabricante de exoesqueletos listados. Consulte a nossa visão geral por aplicação, diagnóstico, indústria, etc. Aqui estão alguns exemplos; na nossa opinião, os líderes na Alemanha são OttoBock, Keeogo, ReWalk e Myomo. Os exoesqueletos com acionamento estão atualmente a ser desenvolvidos nos EUA, Coreia do Sul, Japão e Alemanha, entre outros. Desde o início do milénio que têm sido desenvolvidos modelos utilizáveis, primeiro por instituições militares, mas ainda não há relatos de aplicações. Apresentamos-lhe os seguintes fornecedores de exoesqueletos e empresas de exoesqueletos, entre outros:
Pode encontrar uma visão geral de todos os fabricantes com opções de filtro na nossa Visão geral do fabricante de exoesqueletos.
De acordo com o seguro social de acidentes alemão: "A entidade patronal também é obrigada a efetuar uma avaliação dos riscos. Consequentemente, devem ser definidas e aplicadas medidas de proteção, incluindo instruções. Em particular, devem ser tidos em conta os objectivos de proteção e os requisitos da Portaria sobre Segurança e Saúde no Trabalho e, se for caso disso, da Portaria sobre Segurança e Saúde na Utilização de Equipamentos de Proteção Individual no Trabalho".
A associação comercial Berufsgenossenschaft Handel und Warenlogistik, na Alemanha, classifica a utilização de exoesqueletos pelos trabalhadores da sua indústria como "uma inovação empolgante, mas que ainda precisa de ser desenvolvida".
É essencial que obtenha aconselhamento intensivo antes de efetuar a encomenda, uma vez que podem ocorrer os seguintes problemas:
O endosqueleto é a parte dura no interior do corpo, enquanto o exosqueleto é a parte dura no exterior do corpo. Geralmente, o endosqueleto é derivado da endoderme, enquanto o exoesqueleto é derivado da ectoderme. A endoderme é a camada mais interna e a ectoderme é a camada mais externa das três camadas germinativas primárias que se encontram no embrião muito precoce. O endosqueleto encontra-se nos vertebrados e o exosqueleto nos artrópodes. O endosqueleto é vivo e é constituído por osso e cartilagem, enquanto o exosqueleto, um componente não vivo, é constituído por uma cobertura exterior de quitina ou compostos de cálcio. O esqueleto hidrostático é um esqueleto à base de água encontrado nos vermes.
Em breve, publicaremos uma possibilidade de troca para as pessoas afectadas na plataforma anónima Discord. Mantenha-se atualizado e subscreva a nossa newsletter.
Vantagens do exoesqueleto humano: Desvantagens do exoesqueleto
Desvantagens do exoesqueleto:
Sim! Após uma consulta sem compromisso, tem a oportunidade de experimentar o exoesqueleto no local, na sua área, com um parceiro certificado. Teremos todo o gosto em obter orçamentos, dependendo da utilização do exoesqueleto, e criar uma lista de parceiros do Exoskeleton Germany na sua área. Por isso, antes de encomendar o exosqueleto, verifique a cobertura dos custos do exosqueleto e aconselhe-se intensivamente connosco, com o seu terapeuta, médico ou BG.
Visite o nosso serviço de objecções com advogados especializados certificados, onde também encontrará uma visão geral de todas as decisões actuais do BGH e dos tribunais sobre o tema dos exoesqueletos.
Os exoesqueletos são apenas uma solução entre muitas, porque a automatização também pode tornar os exoesqueletos supérfluos. Nas áreas de trabalho com postos de trabalho fixos, estes podem ser concebidos ergonomicamente na maioria dos casos, de modo a que os exoesqueletos possam ser dispensados. Além disso, deve ser efectuada uma avaliação dos riscos para determinar se os exoesqueletos podem ser utilizados. Os exoesqueletos são dispendiosos e não estão isentos de manutenção. Além disso, os exoesqueletos não podem ser isentos de ISO. Seria concebível classificá-los como ajudas técnicas ao abrigo da Diretiva 2006/42/CE (Diretiva Máquinas). Desta forma, são descritos objectivos de proteção vinculativos. Estes já podem fornecer indicações para evitar riscos para a saúde e segurança aquando da utilização de exoesqueletos. Na Alemanha, esta diretiva CE é transposta para o direito nacional através do nono decreto da lei de segurança dos produtos (decreto relativo às máquinas - 9.º ProdSV). As avarias não podem ser completamente excluídas, especialmente nos exoesqueletos activos com eletrónica ou com accionamentos pneumáticos. Ao utilizar um exoesqueleto, podem surgir riscos relacionados com acidentes por tropeções ou quedas. Além disso, deve questionar-se de que forma é possível escapar rapidamente e em segurança de uma situação perigosa que ocorra subitamente com um exoesqueleto instalado. O peso morto considerável de alguns modelos, por exemplo, pode ser crítico.
Os exoesqueletos apoiam e fortalecem os movimentos para que possa andar e ficar de pé novamente. As articulações são accionadas por servomotores. A estrutura do exoesqueleto depende da utilização passiva ou ativa.
A palavra exosqueleto significa estrutura externa. A estrutura externa, que replica o sistema músculo-esquelético, pode redirecionar forças e proteger áreas sensíveis do corpo, como a região lombar, que é particularmente suscetível a problemas discais.
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