As palmilhas semirrígidas servem como a base mecânica essencial para exoesqueletos acionados por cabos Bowden usados em reabilitação. Elas funcionam principalmente como os pontos de ancoragem no lado do pé, transformando a tensão bruta dos cabos em movimento controlado do tornozelo. Ao utilizar um nível específico de rigidez, essas palmilhas garantem que a força gerada pelo exoesqueleto seja aplicada efetivamente ao pé para corrigir anormalidades na marcha sem comprometer a estabilidade do paciente.
A função principal da palmilha semirrígida é atuar como um meio de transmissão; ela converte a força de tração dos cabos em força de reação efetiva do solo, permitindo a correção precisa da queda do pé e da inversão, ao mesmo tempo que protege o pé contra pressão excessiva.
A Mecânica da Transmissão de Força
Atuando como um Ponto de Ancoragem Crítico
Para que um sistema de cabos Bowden funcione, os cabos devem ter um ponto de terminação seguro. A palmilha semirrígida fornece essa ancoragem, permitindo que os cabos exerçam uma tração significativa sem escorregar ou deformar a estrutura do sapato.
Sem essa rigidez específica, a tensão dos cabos seria perdida devido ao estiramento do material, em vez de mover a articulação.
Possibilitando Movimento Bi-Direcional
Essas palmilhas suportam a transmissão de força em duas direções distintas: dorsiflexão (levantamento do pé) e flexão plantar (empurrar o pé para baixo).
Como a palmilha percorre todo o comprimento do pé e mantém sua forma, o exoesqueleto pode manipular o ângulo do tornozelo com precisão em ambas as fases do ciclo da marcha.
Convertendo Força Auxiliar
O objetivo final do exoesqueleto é gerar Força de Reação do Solo (GRF) para impulsionar ou estabilizar o paciente.
A palmilha garante que a força auxiliar fornecida pelos motores seja transferida com sucesso através da estrutura do pé e para o solo, em vez de ser dissipada por um inserto de sapato macio e acolchoado.
Corrigindo Padrões de Marcha Hemiparética
Abordando a Queda do Pé
Pacientes hemiplégicos frequentemente sofrem de queda do pé, onde a parte da frente do pé arrasta no chão. A rigidez da palmilha garante que, quando o cabo puxa para cima, toda a parte anterior do pé se levante uniformemente.
Uma palmilha mais macia simplesmente se curvaria na ponta, falhando em levantar o peso real do pé.
Corrigindo a Inversão do Pé
Além do simples levantamento, essas palmilhas ajudam a corrigir a inversão do pé (o rolamento do pé para dentro).
Ao fornecer uma plataforma estável e semirrígida, o sistema pode aplicar torque para alinhar corretamente o tornozelo, prevenindo a instabilidade lateral que leva ao rolamento.
Compreendendo os Compromissos
O Equilíbrio entre Rigidez e Conforto
A eficácia do sistema depende da rigidez específica do material.
Se a palmilha for muito rígida, torna-se desconfortável para o usuário, podendo causar pontos de pressão ou limitar o feedback sensorial natural.
Eficiência vs. Perda de Energia
Se a palmilha for muito flexível, o sistema perde eficiência. O cabo puxa, mas a energia é desperdiçada dobrando a palmilha de borracha em vez de mover o tornozelo.
A designação "semirrígida" representa o compromisso calculado: rígida o suficiente para transmitir força, mas flexível o suficiente para ser usável por longos períodos.
Otimizando para Resultados do Paciente
Ao selecionar ou projetar a interface para um paciente hemiplégico, o objetivo é maximizar a transferência de força, mantendo a conformidade.
- Se o seu foco principal for a Correção da Marcha: Priorize uma rigidez maior na palmilha para garantir que o torque máximo seja aplicado para corrigir a queda severa do pé ou a inversão.
- Se o seu foco principal for o Uso de Longa Duração: Opte por uma palmilha com um pouco mais de conformidade para reduzir a fadiga e os pontos de pressão, aceitando uma ligeira redução na eficiência da transmissão de força.
O sucesso reside em garantir que a palmilha atue como uma ponte perfeita entre a potência do robô e a anatomia do paciente.
Tabela Resumo:
| Recurso | Papel na Transmissão de Força | Benefício para Pacientes Hemiparéticos |
|---|---|---|
| Ponto de Ancoragem | Fornece terminação segura do cabo | Garante que a força mova a articulação, não o sapato |
| Rigidez do Material | Minimiza a dissipação de energia | Levanta efetivamente a parte anterior do pé para corrigir a queda do pé |
| Plataforma Estável | Permite aplicação precisa de torque | Corrige a inversão do pé e melhora a estabilidade |
| Design Semirrígido | Equilibra eficiência e conformidade | Melhora a usabilidade para terapia de longa duração |
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Referências
- Lizeth H. Sloot, Conor J. Walsh. Effects of a soft robotic exosuit on the quality and speed of overground walking depends on walking ability after stroke. DOI: 10.1186/s12984-023-01231-7
Este artigo também se baseia em informações técnicas de 3515 Base de Conhecimento .
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