O documento descreve o protótipo de uma mão robótica de baixo custo construída com materiais acessíveis como o plástico Technyl e controlada por um Arduino. Testes preliminares mostraram que a mão robótica pode segurar objetos de forma similar à mão humana.

1. Protótipo de Mão Robótica de Baixo Custo
José de Moura Júnior1, Wyllian Fressatti1
1
Universidade Paranaense (Unipar)
Paranavaí – PR – Brasil
juniormouraj@hotmail.com, wyllian@unipar.br
Resumo. A robótica vem sendo muito aplicada na área industrial, trazendo
maior agilidade e confiabilidade em seus processos. Na área médica também
é utilizada através de equipamentos que exigem alta precisão. Este trabalho
apresenta o protótipo de uma mão robótica com elementos de baixo custo. Na
construção da parte mecânica, foi utilizado o Tecnhyl, que é um plástico à
base de poliamida 6.6, que é muito resistente ao desgaste e a produtos
químicos. A plataforma Arduino foi empregada para o desenvolvimento e
controle da movimentação dos servo-motores e cabos de aço ligados aos
dedos. Em testes preliminares a mão segurou objetos de forma similar à mão
humana. Os resultados até o momento são considerados satisfatórios.
1. Introdução
Com o avanço das tecnologias e várias pesquisas, a robótica vem sendo muito utilizada
juntamente com a biomedicina e tem apresentado resultados muito satisfatórios.
Alguns dispositivos vêm sendo desenvolvidos e aprimorados ao longo dos anos,
com intuito de proporcionar às pessoas com algum tipo de limitação, formas de se
tornar menos dependentes de outras pessoas. Já existem estudos que visam realizar o
comando dessas próteses através da captação dos pulsos elétricos enviados pelo cérebro
para sua movimentação. Esses dispositivos existentes no mercado ainda são de custo
muito elevado, tornando difícil sua aquisição. Este trabalho aborda algumas dessas
tecnologias e a construção de uma mão robótica visando o baixo custo para que se torne
mais acessível ao usuário final. Os materiais utilizados foram escolhidos por serem de
baixo investimento e peso reduzido. Para simular os movimentos de uma mão humana é
desenvolvida toda sua estrutura mecânica com o auxílio de dispositivos eletrônicos. No
meio acadêmico sempre há interesse na área da robótica, porém, muitas vezes a
construção de um projeto se torna inviável pelo custo elevado ou até mesmo pela falta
de conhecimento, assim, este trabalho busca trazer novas soluções e melhorias nesta
área.
Este artigo está organizado em seções, sendo que na segunda seção são
apresentados alguns trabalhos relacionados, na terceira seção é descrita a plataforma de
desenvolvimento livre chamada Arduino, os servo-motores utilizados para a
movimentação e o Technyl que é um plástico de engenharia leve e resistente para
modelagem da mão, na quarta seção será descrito como foi realizada a construção do
protótipo, as discussões e resultados são apresentados na seção cinco e na seção seis é
apresentada a conclusão do trabalho.

2. 2. Trabalhos Relacionados
2.1. Relatório mundial sobre deficiência
Mais de um bilhão de pessoas possuem algum tipo de deficiência, segundo o relatório
mundial sobre deficiência realizado pela Organização Mundial da Saúde(OMS), isso
também afeta a saúde dessas pessoas, em relação à educação possuem resultados abaixo
em relação aqueles que não têm nenhum tipo de deficiência, seja ela motora ou
sensorial. Isso ocorre com maior gravidade em comunidades carentes [OMS, 2012].
2.2. Desenvolvimento de soluções
Algumas empresas vêm buscando soluções para melhorar a qualidade de vida dessas
pessoas com o auxílio da tecnologia e diversas pesquisas na área. Mas seu
desenvolvimento ainda possui um custo elevado devido ao alto nível das pesquisas, o
que pode mudar no decorrer dos anos.
O protético Mark Stark projetou uma mão artificial (Figura 1) que foi
desenvolvida para a NASA, em parte ele entrou na área de próteses para poder ajudar
um amigo que havia nascido sem a mão esquerda. Seu funcionamento se dá através da
movimentação do braço, quando o usuário contrai o braço é puxado um gancho que
abre, quando o braço fica relaxado esse gancho se fecha [POPSCI, 2012] Esse
movimento é aplicado nos cinco dedos da mão, que com o auxílio de molas controla a
pressão sendo suave quando necessário, mas também obtendo capacidade de força
quando preciso. O projeto ainda está sendo melhorado a partir de testes.
Figura 1: Stark Hand (INVENTIONSINWORLD, 2012)
Nicholas David Thayer em uma dissertação de conclusão de obtenção do título
de Mestre em Ciências pela Universidade da Virginia, nos Estados Unidos, realizou a
construção de uma mão robótica chamada DART – Dexterous Anthropomorphic
Robotic Typing (“Mão Destra Antropomórfica Robótica de Digitar”, Figura 2). Esta
mão é muito parecida com a mão humana, conseguindo digitar até vinte palavras por
minuto sendo que o ser humano em média consegue digitar trinta e três palavras por
minuto utilizando-se das duas mãos. Podendo ainda realizar funções simples como
pegar objetos, abrir uma porta, por exemplo [TECHTUDO, 2012].
Figura 2: Mão robótica DART (TECHTUDO, 2012)

3. 3. Materiais Utilizados
A tecnologia avança cada dia, e com isso novas soluções são encontradas para
proporcionar praticidade na construção de diversos dispositivos que são utilizados para
uma variedade de áreas.
Existem dispositivos que para proporcionar maior agilidade e confiabilidade em
seu desenvolvimento, unem hardware e software, materiais de alta resistência e leveza,
pequenos motores que possuem grande torque para realizar tarefas que necessitam de
força. Estes materiais serão descritos a seguir.
3.1. Arduino
O Arduino é uma plataforma livre de desenvolvimento de hardware e software baseado
na linguagem C. Seu desenvolvimento é fácil e sua contribuição pode ser de grande
valor, é open-source, com isso a contribuição de usuários do mundo todo é muito grande
[BEPPU, 2010]. Pode ser utilizado para desenvolvimento de vários dispositivos com
utilização de motores de passo, servo motores, leds, sensores, entre vários outros. Seu
software não necessita de instalação, basta ser baixado do site do Arduino, executá-lo e
começar o desenvolvimento. Após a criação do código que fará o controle do hardware,
basta transferi-lo para a placa do Arduino (Figura 3), assim o mesmo se torna autônomo
não necessitando de um computador para que funcione.
Figura 3: Placa Arduino (ARDUINO, 2012)
3.2. Servo-motores
O servo-motor (Figura 4) vem sendo utilizado em diversos dispositivos eletrônicos e
mecânicos. É comum estar presente no aeromodelismo, em robôs, entre outros.
Sua grande utilização ocorre pelo fato de que proporciona auxílio de forma
controlada e com precisão os movimentos, e ainda pode manter-se mesmo sendo
forçado em direção contrária [PICTRONICS, 2012].
Sua movimentação ocorre de acordo com a intensidade do pulso elétrico que é enviado
ao servo-motor.
Figura 4: Exemplo de Servo-motor (DEALEXTREME, 2012)

4. 3.3. Technyl
O Technyl é um plástico de engenharia obtido pela poliamida 6.6, fabricada com resina
da Rhodia pela MGS. Através do processo de extrusão, com estrutura cristalina
uniforme e livre de tensões internas [DAYBRASIL, 2012].
O Technyl (Figura 5) é bem próximo do Nylon, mas com uma resistência
diferenciada devido a sua composição. Pode ser utilizado de forma alternativa ao ferro,
aço, alumínio, por apresentar alta resistência ao desgaste, elementos químicos e por ser
leve.
Figura 5: Exemplo de Technyl (PLASTICOBOLHA, 2012)
4. Protótipo
Existem vários modelos de mão robótica no mercado, mas seu custo é muito elevado,
dificultando sua aquisição. A figura 6 ilustra um esboço de como o projeto deve ficar
quando finalizado, os servo-motores ligados por cabos de aço até a extremidade do dedo
possibilitando assim sua movimentação e realizando a simulação do movimento da mão
humana.
Figura 6: Esboço do projeto
4.1. Construção do Protótipo
O projeto tem como objetivo a criação de uma mão robótica utilizando-se de materiais
de baixo custo, tornando a aquisição do produto mais acessível às pessoas que
necessitam deste recurso.
O Technyl foi utilizado na construção da parte mecânica da mão, é um material
de fácil manuseio, que trouxe resultados satisfatórios por ser leve e resistente.
Para movimentação dos dedos, foi utilizado um cabo de aço inoxidável que é
revestido com nylon e que tem resistência de 40 lbs. Esse cabo apresentou melhor
resultado devido a sua maior flexibilidade em relação a outros cabos testados que não
apresentaram boa movimentação.

5. 4.2. Metodologia de desenvolvimento
Após a revisão bibliográfica, foram feitos testes de resistência dos materiais envolvidos
no projeto. Após a validação destes testes, será feito teste dos materiais de revestimento
que imite a pele humana.
5. Conclusão
A robótica tem muito a acrescentar para as pessoas, pois está em constante evolução e
poderá trazer grandes transformações. Novas pesquisas buscam proporcionar ao
indivíduo com limitações liberdade e autonomia para realizar suas atividades. Com o
intuito de contruibuir com novas possibilidades de acesso aos usuários, foi construída
uma mão robótica, através da qual se pode realizar movimentos simulando a mão
humana.
Na realização do protótipo obteve-se resultado considerado satisfatório. O uso
do Technyl mostrou ser mais eficiente dentre os materiais testados, trazendo resistência
e leveza ao projeto. Os servo-motores realizam, através do tracionamento dos cabos de
aço, a movimentação dos dedos de forma razoável.
Devido aos resultados obtidos neste trabalho, será realizada uma pesquisa para
implementação de Interface Cérebro Computador, possibilitando assim o comando da
mão por pensamento, tornando-a “parte do corpo” para que se possa realizar as
atividades da forma mais natural possível.
Referências
BEPPU, Mathyan M. et. al. “Apostila Arduino”. Niterói: Universidade Federal
Fluminense, 2010.
ARDUINO (2012). “Arduino Uno”. Disponível em:
<http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno> Acesso em: 19/05/2012.
DAYBRASIL (2012). “Nylon 6.6 – Technyl”. Disponível em:
<http://www.daybrasil.com.br/Site2010/produto/Default.aspx?IDProduto=429>
Acesso em: 19/04/2012.
HARDWARE (2012). “Arduino: hardware e software open-source”. Disponível em:
<http://www.hardware.com.br/artigos/arduino/> Acesso em: 19/06/2012.
Organização Mundial da Saúde (2012) “Informe mundial sobre la discapacidad”.
<http://www.who.int/disabilities/world_report/2011/es/index.html> Acesso em:
05/07/2012.
PICTRONICS (2012). “Como funciona um servo”. Disponível em:
<http://www.pictronics.com.br/artigos-tecnicos/43-eletronica-e-automacao/89-como-
funciona-um-servo-motor.pdf > Acesso em: 23/03/2012.
POPSCI (2012). “2011 Invention Awards: A Better Mechanical Hand”. Disponível em:
<http://www.popsci.com/node/54124/> Acesso em: 06/07/2012.
TECHTUDO (2012). “Mão robótica consegue digitar 20 palavras por minuto”.
Disponível em: <http://www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2011/02/mao-robotica-
consegue-digitar-20-palavras-por-minuto.html> Acesso em: 23/05/2012.