Os carrinhos de compras totalmente carregados podem ser difíceis de manobrar. Numa loja de materiais de construção, carregar vários sacos de cimento até à caixa pode parecer desajeitado quando se tenta fazer uma curva, enquanto a inércia o empurra para outra direção. Mesmo começar a mover-se exige vencer alguma resistência. E uma vez que o carrinho está em movimento, não quer ser direcionado para um lado ou para o outro, muito menos parado. Noutras áreas da vida diária e do trabalho, a utilização de veículos ou dispositivos de auxílio com rodas também pode ser um desafio. O transporte de doentes em macas volumosas de urgência, camas hospitalares ou cadeiras de rodas exige uma considerável habilidade e esforço da equipa de enfermagem e de ambulâncias. E em estradas não concebidas para a acessibilidade, como as que têm inclinações acentuadas, usar uma cadeira de rodas, um andarilho ou um carrinho de bebé é uma tarefa difícil.

Uma nova inovação tecnológica desenvolvida pela equipa de investigação do Professor Matthias Nienhaus, da Universidade do Sarre, pode facilitar a locomoção, a condução e o transporte de cargas pesadas para as pessoas que dependem de cadeiras de rodas. "Com apenas dois dedos, o nosso sistema consegue mover e manobrar cargas pesadas em segurança. Baseia-se na interação entre rodas inteligentes e uma pega equipada com sensores", explica Matthias Nienhaus.

Sem a utilização de sensores adicionais, as rodas desenvolvidas pelo especialista em sistemas de propulsão e pela sua equipa "sabem" quando precisam de prestar assistência, por exemplo, em curvas ou subidas, e quanta força é necessária. Aceleram ou travam, girando mais devagar ou mais depressa conforme a necessidade, e cada roda atua de forma independente ou em sincronia com as outras. Os motores elétricos nas rodas funcionam como sensores para este fim. "Fornecem-nos todos os dados de medição de que necessitamos, o que torna o nosso sistema particularmente eficiente e económico", explica Matthias Nienhaus.

Ao longo de vários projetos de investigação, os investigadores estudaram como extrair a quantidade máxima de dados dos acionamentos eletromagnéticos: por exemplo, como o campo eletromagnético se distribui em pontos específicos do motor e como este muda à medida que a roda gira. Recolheram inúmeros valores de medição gerados pelos acionamentos elétricos das rodas durante a rotação e atribuíram-nos a estados específicos do motor e posições das rodas. A partir destes dados, os engenheiros conseguem observar várias informações. As colunas de dados indicam como a posição da roda muda, a força transmitida pelos acionamentos ou se as rodas estão mais carregadas de um lado do que do outro. A partir da grande quantidade de dados recolhidos, conseguiram identificar padrões de sinal que correspondem a processos típicos.

Com base nestes padrões e dados, podem utilizar modelos matemáticos e algoritmos inteligentes para mapear com precisão os vários estados do motor, permitindo controlar os acionamentos ou monitorizar se estão a funcionar corretamente. “Podemos controlar as rodas de forma muito eficiente e monitorizar o seu funcionamento”, afirma Matthias Nienhaus. Ele e a sua equipa registaram uma patente para um processo que torna os dados do motor ainda mais significativos e elimina quaisquer efeitos de interferência.

A equipa desenvolveu uma nova pega equipada com sensores que funciona como interface com o operador, permitindo-lhe indicar intuitivamente a direção desejada. O centro de controlo “mestre” está integrado na pega com sensores. A pega com sensores pode ser acoplada a qualquer parte de um dispositivo com rodas motorizadas, como uma cadeira de rodas ou um carrinho de compras.

A pega mede as forças que atuam em todas as direções. “Pesquisámos, desenvolvemos e construímos um sistema de medição capacitivo robusto e sensível”, explica Matthias Nienhaus. Graças a este sistema, a pega deteta a força e o ângulo em que é puxada, pressionada, movida ou girada lateralmente em torno do seu próprio eixo. Isto permite que o operador comunique naturalmente qual a assistência necessária. O sistema também incorpora deteção de mãos, o que significa que a pega sabe se uma mão humana a está a segurar e pode reagir em conformidade.

Com base nas informações direcionais que o operador transmite intuitivamente através do sensor da pega, o sistema eletrónico calcula se e como os motores elétricos de rodas específicas devem ser acionados, bem como a potência que deve ser aplicada à roda para a rodar na direção e velocidade necessárias. Como as rodas estão ligadas através de um sistema de barramento de dados, podem trabalhar em conjunto de forma sincronizada. “Isto permite que qualquer número de rodas seja controlado individualmente ou como uma unidade, possibilitando a manobra segura mesmo de cargas muito grandes”, explica Nienhaus.

A pega transmite comandos às rodas, que por sua vez auxiliam automaticamente a pessoa que empurra, por exemplo, ajudando um carrinho de compras totalmente carregado a deslizar suavemente numa curva. As macas de emergência e as camas hospitalares também podem chegar ao destino de forma controlada, evitando colisões acidentais com paredes. "Tudo funciona como habitualmente, exceto que o nosso sistema de rodas inteligentes e a pega intuitiva ativada por sensor tornam tudo muito mais fácil", afirma Matthias Nienhaus.

A investigação foi financiada pelo Ministério Federal da Educação e Investigação (BMBF) e pelo Programa Central de Inovação para PME (ZIM) no âmbito de vários projetos de cooperação…