Universidade Federal de Minas Gerais

Robótica De Assistência E SeusAspectos Humanitários

Priscilla Márcia Scarpelli Bastos

Dezembro de 2014

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Resumo

O objetivo geral desse trabalho é apresentar aspectos sociais relevantes em tra-balhos na área da robótica de assistência, dentre eles aspectos humanitários,éticos e econômicos. Serão apresentados, através de dados obtidos de revisõesbibliográ�cas, algumas demandas e necessidades da sociedade de hoje para aárea de robótica de assistência.

Será de�nido, assim como Dahl e Boulos [7], domínios relevantes e robôs deassistência que podem ser utilizados para cada uma das funcionalidades. Dentreos domínios que serão apresentados estão o de assistência hospitalar; entreteni-mento, educação e comunicação; telepresença; envelhecimento; e reabilitação.

Além disso serão revisados estudos de caso onde são mostrados resultadosda inserção dos robôs de assistência em ambientes como, por exemplo, crechepara crianças autistas e abrigos para pessoas idosas.

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Sumário

1 Introdução 6

1.1 Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2 Aspectos Sociais 10

2.1 Aspectos Humanitários . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.2 Aspectos Éticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.3 Aspectos Econômicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3 Classi�cação de aplicações de Robótica de Assistência 15

3.1 Assistência hospitalar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.1.1 RIBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.1.2 Bestic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.2 Entretenimento, educação e comunicação . . . . . . . . . . . . . 163.2.1 Jibo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.2.2 NAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.3 Telepresença . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.3.1 Girraf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.4 Envelhecimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.4.1 Robot-Era . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.4.2 HSR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.5 Reabilitação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4 Panorama Atual e Estudo de Caso 22

4.1 PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224.2 Keepon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.3 Paro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

5 Conclusões e Trabalhos Futuros 26

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Lista de Figuras

1.1 Expectativa de vida da população . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2 Pirâmide etária - Países desenvolvidos X Países em desenvolvimento 81.3 Número de crianças com autismo. (CDC) . . . . . . . . . . . . . 92.1 Inserção de robô no mercado de trabalho. . . . . . . . . . . . . . 132.2 Dependência econômica por faixa etária. . . . . . . . . . . . . . . 143.1 Robô RIBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.2 Robô Bestic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.3 Robô Jibo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.4 Robô NAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.5 Robô Girraf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.6 Projeto Robot-Era . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.7 Robô HSR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.8 Robô de reabilitação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.1 PR2 - Exemplo do Henry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.2 Keepon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.3 Paro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

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Lista de Abreviaturas

1. RA .......................................................................Robótica de Assistência

2. CDC...................................Centers for Disease Control and Prevention

3. TEA...........................................................Transtorno do Espectro Autista

4. RIS............................................................Robótica para Interação Social

5. IPEA.........................................Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada

6. HRI....................................................................Interação Humano-Robô

7. CNPq...............................Centro Nacional de Desenvolvimento Cientí�co

8. MACRO.......................................Mechatronics, Control, and Robotics

9. UFMG...........................................Universidade Federal de Minas Gerais

10. IFSP...........................................................Instituto Federal de São Paulo

11. UNIVASF............................Universidade Federal do Vale São Francisco

12. UFSCAR...........................................Universidade Federal de São Carlos

13. NTAAAI...........Núcleo de Tecnologia Assistiva, Acessibilidade, Autonmiae Inovação

14. UNB....................................................................Universidade de Brasília

15. UFES............................................Universidade Federal do Espírito Santo

16. USP.................................................................Universidade de São Paulo

17. LARA............................................Laboratório de Automação e Robótica

18. AVC..............................................................Acidente Vascular Cerebral

19. COEP...........................................................Comitê de Ética em Pesquisa

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1 Introdução

A robótica de assistência é um ramo da robótica que visa melhorar a quali-dade de vida de usuários com necessidades especiais como, por exemplo, idosos,indivíduos com de�ciência física e/ou em reabilitação, com alguma de�ciênciacognitiva, além de indivíduos com distúrbios sociais. O principal objetivo desseramo da robótica é utilizar da interação humano-robô para proporcionar umamaior independência em atividades diárias ao seus usuários.

Além de ser um campo novo e multidisciplinar da robótica, a área da as-sistência reúne aspectos da robótica, da medicina e de estudos que envolve ocomportamento das pessoas na sociedade. Um dos grandes desa�os enfrentadosnessa linha de pesquisa está associado à inserção de pessoas e robôs em ambi-entes compartilhados. A interação com as pessoas e com o meio ao redor exigeque o robô forneça uma resposta, para um dado estímulo, dentro de um prazorazoável. Além da resposta rápida, é importante que o robô apresente um com-portamento previsível, ou seja, mesmo sob falhas deverá ser possível anteciparo comportamento desse sistema. Dessa forma, este sistema precisa ser robustoe se preocupar com a interface com os seres humanos, Wade et. al (2012) [30].

Pode-se determinar alguns domínios relevantes para a área de assistênciacomo, por exemplo, o do envelhecimento da sociedade. A população mundialvem envelhecendo devido a fatores como o aumento da expectativa de vida ea redução de natalidade. Alguns órgãos responsáveis por realizar a previsãodemográ�ca mundial indica que esta tendência de envelhecimento populacionalnão deve mudar. Essa tendência se con�rma no documento publicado pelo De-partamento de Economia e Assuntos Sociais das Nações Unidas em [18]. Dessaforma, uma grande dose de atenção e de pesquisa é dedicada a sistemas quevisam promover um envelhecimento independente, permitindo ao idoso passarmaior tempo em sua casa sem a necessidade da assistência integral de uma pes-soa. Assim sendo, o idoso seria capaz de, através da comunicação natural (falaou gestos), controlar o robô para auxiliar em tarefas diárias como, por exemplo,se vestir, se alimentar, ser transferido de ambiente, buscar objetos, controlarhorário de medicações, dentre outras funcionalidades.

Além do envelhecimento, a robótica de assistência também pode ser aplicadano domínio de reabilitação de pessoas com alguma de�ciência física. Quandouma pessoa, seja por algum acidente ou por causa de alguma doença, perdea movimentação de parte do corpo é necessário ativar os músculos para queeles não se atro�em, assim alguns robôs podem ser utilizados nesta estimulaçãomuscular, Nef e Riener (2005) [19]. Uma das formas de auxiliar no processo dereabilitação é através da realização de exercícios passivos. Neste tipo de exercícioo robô contribui ativamente exercitando repetidamente o membro afetado paraestimular as �bras musculares. Uma segunda forma de atuação do robô nesteprocesso é através de exercícios ativos, onde o robô estimula a movimentaçãonatural do membro cooperando junto com o próprio sistema biológico do usuáriopara realizar o movimento.

A assistência robótica também vem se dedicando a uma área de assistên-cia social, que está mais preocupada com usuários com de�ciências cognitivas

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e/ou distúrbios de desenvolvimento. Esse grupo de usuários possui, além dasnecessidades já mencionadas (como, por exemplo, auxílio em tarefas diárias eatuação no processo de reabilitação de membros), a necessidade de estimulaçãocognitiva, através da fala e da relação direta com outras pessoas ou até mesmocom o próprio robô.

Robôs com a �nalidade de assistência muitas vezes podem apresentar cer-tas características que melhoram a sua atuação no seu domínio de trabalho.Algumas dessas características são possuir um amplo espaço de trabalho e ge-neralidade. A mobilidade do sistema, normalmente garantida através de umabase móvel, permite ao robô um amplo espaço de trabalho. Deste modo, épossível ele fornecer uma melhor assistência ao usuário, mesmo que o usuárioprecise se locomover dentro do ambiente de suporte. A generalidade � capa-cidade de ajudar pessoas com diferentes condições como, por exemplo, pessoasna cama, na cadeira de rodas, idosos, de�cientes cognitivos, dentre outros �permite o compartilhamento de um robô por vários usuários em convivência, oque viabiliza a utilização desse tipo de sistema em ambientes dedicados como,por exemplo, hospitais, casas de repouso, dentre outros.

Ao propor a inserção de robôs em um ambiente junto à sociedade, princi-palmente junto a um grupo com certas de�ciências e di�culdades, é importanteque se sejam de�nidas regras e sejam realizadas pesquisa de aceitação por partedas pessoas, de forma que será possível obter o maior aproveitamento desse tipode aplicação. A robótica de assistência é uma área de pesquisa e desenvolvi-mento relativamente nova, mas que já vem apresentando resultados e produtosem diferentes linhas. Dessa forma, a Seção 4 o mercado da área no Brasil e nomundo.

1.1 Motivação

A RA (Robótica de Assistência) iniciou-se como uma sub-área da robótica quevisava, através da interação física, ajudar as pessoas com algum tipo de de�ciên-cia. Com o tempo, os estudos na área foram crescendo e começaram a englobarrobôs que prestavam assistência sem a necessidade do contato, tais como osrobôs de assistência social. Atualmente a de�nição mais adequada para umrobô de assistência, Feil-seifer e Matari¢ (2005) [9], é aquele que dá ajuda ouapoio a um usuário humano, incluindo os robôs de reabilitação, robôs sociais,robôs manipuladores e robôs de mobilidade. Estes robôs podem ser utilizadosem ambientes como, por exemplo, escolas, hospitais e casas.

Como o seu principal objetivo é ajudar os grupos da população com algumadi�culdade ou limitação no contato com a sociedade e/ou o meio onde a pessoaestá inserida, a RA vem crescendo e demonstrando a sua real necessidade e con-tribuição quando contrastada com índices e previsões da estrutura populacionalnos próximos anos.

A população idosa no mundo está aumentando. De acordo com o relatóriodas Nações Unidas [18], no mundo, quarenta por cento das pessoas acima desessenta anos vivem de forma independente, ou seja, vivem sozinhas ou apenascom os seus companheiros. Em 2013 cerca de quatorze por cento da população

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idosa estava acima dos oitenta anos, em 2050 a previsão é que esse número estejapróximo dos dezenove por cento, cerca de 392 milhões de pessoas.

Relatório das Nações Unidas[18]

Figura 1.1: Expectativa de vida da população

Relatório das Nações Unidas [18]

Figura 1.2: Pirâmide etária - Países desenvolvidos X Países em desenvolvimento

Na Figura 1.1 encontra-se a média da expectativa de vida no mundo e nospaíses desenvolvidos até o ano de 2050. A média da população mundial atual-mente está próxima dos 70 anos, mas até os anos de 2050 é previsto que esta

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média suba para próximo dos 75 anos, sendo que nos países desenvolvidos essamédia deve chegar aos 85 anos. A pirâmide etária também vem se alterandocom o passar dos anos. Na Figura 1.2 é demonstrado a distribuição etária dapopulação mundial na atual década e a previsão para 2050. A tendência é quea base da pirâmide se reduza por causa da queda na taxa de natalidade e queo topo da pirâmide aumente por causa do desenvolvimento tecnológico da me-dicina e a crescente expectativa de vida. Isso resulta em mais pessoas idosasprecisando de auxílios nas suas necessidades diárias e menos pessoas jovens quepossam se dedicar as esses idosos.

Outro grupo de interesse para a robótica de assistência são as crianças au-tistas. Pesquisas realizadas pela CDC (Centers for Disease Control and Pre-vention) mostram que o percentual de crianças, com idade próxima aos 8 anos,identi�cadas com autismo entre os anos de 2000 e 2010 vem aumentando. AFigura 1.3 mostra um resumo de pesquisas que visam identi�car o número decrianças autistas, com 8 anos de idade, diagnosticadas entre 2000 e 2010.

Fonte: http://www.cdc.gov/ncbddd/autism/data.html

Figura 1.3: Número de crianças com autismo. (CDC)

O TEA (Transtorno do Espectro Autista) é um transtorno que em seu diag-nóstico inclui, dentre outros, um dé�cit na comunicação e interação social. Aslimitações funcionais variam entre as pessoas com TEA e podem intensi�car como decorrer do tempo. De acordo com o relatório Mortality Weekly Report [22],baseado em dados de 2010, a média de casos de crianças com 8 anos que apresen-tam TEA foi de 14,7 por mil, ou seja, uma a cada 68 crianças nesta faixa etáriaapresentam sintomas do transtorno. Entre os dados coletados identi�cou-se que31% das crianças com TEA apresentam uma de�ciência intelectual (QI ≤ 70) e23% estão na faixa abaixo do limite da normalidade (71 ≤ QI ≤ 85). Portantoa RA, para esse grupo da população, tem como objetivo auxiliá-los na interaçãocom o mundo, motivá-los no convívio com outros seres humanos, colocando-secomo uma interface facilitadora para a interação social, e incentivando-os nodesenvolvimento intelectual.

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2 Aspectos Sociais

A robótica de assistência é vista por muitos pacientes como um mecanismo quepoderá substituir seu próprio corpo e garantir uma certa independência. "Euestava deitado na cama, vendo TV, como de costume, quando eu vi um especialde tecnologia de um robô móvel. Eu imediatamente imaginei controlá-lo parasubstituir o meu próprio corpo", relata Henry Evans, um paciente mudo e te-traplégico, Chen et al. (2013)[5]. Como esses robôs irão atuar diretamente compessoas que muitas vezes estão debilitadas ou que são consideradas cognitiva-mente incapazes é muito importante, na implementação do sistema, consideraraspectos éticos e humanitários que irão garantir a integridade dos usuários.

2.1 Aspectos Humanitários

Antes de iniciar as pesquisas na RA, foram introduzidos por Fong, Nourbakhshe Dautenhahn (2003) [11] alguns conceitos sobre robótica para interação social(RIS). Robôs inseridos na sociedade podem apresentar uma gama de compor-tamentos sociais, entre robôs e entre humanos e robôs. Esses comportamentospodem ser classi�cados de acordo com a forma como o robô se interage, como modelo social que é apresentado a ele e de acordo com a complexidade docenário de interação. Dentre as características de�nidas pelo Fong, Nourbakhshe Dautenhahn (2003) [11] tem-se: interface social, socialmente receptivo e so-ciável:

� Interface social: O robô deve prover uma interface para com o usuáriode forma natural, empregando sinais sociais humanos para os módulos decomunicação como, por exemplo, gestos, falas e comandos simples. Robôscomo o Jibo (Subseção 3.2.1) e o NAO (Subseção 3.2.2) apresentam sen-sores e processamento capaz de captar e reagir aos sinais sociais humanos;

� Socialmente receptivo: Robôs que são socialmente passivos, mas que po-dem através da interação criar habilidades e/ou aprendizados, permitindo,desta forma, melhor se adaptar ao meio no qual ele está inserido. Robôscomo o HSR (Subseção 3.4.2) e o ERA (Subseção 3.4.1) apresentam umaautonomia compartilhada, ou seja, estes robôs possuem funcionalidadesautônomas, mas também possuem uma interface que permite o usuáriorealizar tarefas, através do robô, que não estavam previamente de�nidas;

� Sociável: Robôs que pró-ativamente se envolvem e interagem com pes-soas e outros robôs que compartilham do seu meio, a �m de satisfazer asnecessidades dos seres humanos.

Aspectos que necessitam de atenção no desenvolvimento e na pesquisa da RAforam de�nidos por Fong, Nourbakhsh e Dautenhahn (2003) [11] e Feil-seifer eMatari¢ (2005) [9]:

1. Emoção: Emoções são complexas e muitas vezes estão ligadas ao contextosocial, porém, nos últimos anos, cada vez mais emoções estão sendo usadas

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na interface e design do robô. As emoções arti�ciais são usadas em robôssociais para facilitar a interação humano e robô;

2. Diálogo: A fala é um método e�caz de comunicação, assim como as emo-ções arti�ciais, o mecanismo da fala aproxima emocionalmente o usuáriodo robô, facilitando a interação;

3. Personalidade: Personalidade é o conjunto de qualidades que de�nem umindivíduo. Exitem razões para acreditar que pessoas estariam mais dis-postas a interagir com um robô com uma convincente personalidade;

4. Percepção dos seres humanos: Para interagir efetivamente com os huma-nos, os robôs devem ser capazes de perceber o mundo, sentindo e inter-pretando o ambiente no qual está inserido. Porém, além da percepçãoconvencional para localização e navegação, os robôs sociais devem pos-suir a habilidade de identi�car e interagir mais efetivamente com sereshumanos.

5. Modelagem do usuário: Intimamente ligado a percepção dos seres huma-nos, a modelagem do usuário pode ser de�nida como a capacidade queo robô deve ter de identi�car parâmetros ou métricas que classi�cam osusuários em diferentes estereótipos.

6. Aprendizagem na interação social: Aspecto inspirado na capacidade deseres humanos e de outros animais em aprender com o ambiente social aqual está inserido, adquirindo novas competências.

7. Intencionalidade: Permitir ao robô expressar a intenção em uma ação.Assim como os seres humanos os robôs ao executar uma ação pode esboçarcomportamentos que caracterizem a sua intenção, facilitando a interaçãodo usuário, pois assim o usuário irá agir de forma racional para com orobô.

2.2 Aspectos Éticos

Além de aspecto de implementação da solução, é importante para a RA quesejam discutidos e de�nidos aspectos éticos. Os possíveis dilemas éticos quesurgirão serão tratados durante a sua operação. Ética é um termo genéricopara várias formas de se entender e examinar a moral da vida. Para estudarpotenciais questões éticas relacionadas a RA alguns trabalhos de pesquisa vêmse focando em de�nir um núcleo de princípios e problemas de referências éticasrelacionadas com a concepção, fabricação ou uso de RA. Baseado no trabalhode Feil-seifer e Matari¢ (2011) [10] é possível estabelecer alguns princípios éticosmédicos, que com algumas modi�cações, podem estar também relacionados àRA, por exemplo:

� Bene�cência: cuidadores, humanos ou robôs, devem agir sempre buscandoo melhor interesse do paciente;

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� Não-male�cência: a doutrina �Em primeiro lugar, não deve-se fazer mal�,signi�ca que cuidadores, humanos e robôs, não devem prejudicar o paci-ente;

� Autonomia: capacidade do paciente tomar decisões sem ir contra as infor-mações sobre os cuidados já previamente informadas, além de determinare informar as limitações do robô;

� Justiça: justa distribuição dos recursos de saúde.

No aspecto da RA, o princípio da bene�cência e não-male�cência de�ne que osrobôs devem ser programados a agir procurando os melhores interesses do paci-ente. Dessa forma, ele não deve tomar nenhuma ação que possa vir a prejudicara vida do ser humano. Sempre respeitando a conduta ética, os potenciais be-nefícios de uma ação devem sempre exceder os riscos associados. Alguns riscoscomumente analisados são o cuidado com a força, a manipulação de objetos e amanipulação do próprio paciente, quando a assistência prestada é do tipo física.Quando a assistência é do tipo social é preciso estar atento em não criar umadependência do paciente com o robô e interferir negativamente na interação dopaciente com outros humanos.

O princípio da autonomia está relacionado com independência propiciada aopaciente na interação com o robô. O paciente deve ser capaz de tomar decisõessobre ações do robô que envolva o seu próprio cuidado. A �m de fornecerao usuário uma interface e uma interação mais concisa é preciso disponibilizarinformações sobre questões do tipo: �Quais são as reais habilidades do robôde assistência?� e �Esse robô possui algum tipo de limitação para executar asações?�. Dessa forma, o paciente não é levado a acreditar que o robô é mais capazdo que ele realmente é, desfazendo obstáculos na hora de tomar uma decisãorelacionada ao seu cuidado. Outra questão sensível para RA é a autoridade,principalmente quando este robô é do tipo manipulador e de reabilitação. Umrobô destinado a terapia e reabilitação pode requerer um nível de autoridadeum pouco maior para que a ação seja mais e�ciente. Por isso, perguntas do tipo�Quem está no comando dessa ação?� e �Até aonde vai a autoridade do robô?�devem ser previstas e respondidas de forma cuidadosa.

2.3 Aspectos Econômicos

A inserção de novas tecnologias na sociedade podem acarretar modi�cações nomundo econômico. Desde a revolução industrial a ideia de que a modi�cação noambiente de trabalho pode por um lado apresentar uma maior produtividadee permite que muitas pessoas possam ter acesso ao produto, por outro ladoestas novas tecnologias podem de�nir mudanças drásticas no regime de trabalho.De acordo com Bastos (2003) [1] a inovação pode ser dividida em inovação deprocesso e de produto, sendo que o objetivo da inovação de processo é o aumentoda produtividade e a do produto procura modi�car e melhorar o produto atualou criar um produto novo. A forma como a nova tecnologia afeta a sociedadetambém é diretamente dependente da demanda do produto produzido.

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No longo prazo a expectativa que se tem ao inserir uma tecnologia nova nomercado é que a inovação se re�ita tanto na qualidade do bem de consumo,quanto no padrão de vida da sociedade e também na expectativa de vida dahumanidade. Desta forma, como representado na Figura 2.1, a nova tecnologiavisando o aumento da produtividade vai eliminar empregos em alguns setores,principalmente braçais, e criará novos empregos em outros setores, principal-mente em setores especializados.

Leal (2005) [15]

Figura 2.1: Inserção de robô no mercado de trabalho.

No contexto da robótica existem alguns trabalhos como o do Leal (2005) [15],que tentam estudar os impactos sociais e econômicos da robotização. Na áreade assistência, a inserção de robôs que visam assistir pacientes com algum graude debilidade pode afetar diretamente o mercado de trabalho de cuidadores,�sioterapeutas e outros pro�ssionais da saúde. Os robôs irão potencialmenteaumentar a produtividade de cada pro�ssional auxiliando nas atividades diá-rias, como por exemplo, na transferência de ambiente do paciente. Outro fatorpositivo é a melhora na qualidade do serviço prestado, como por exemplo, autilização de robôs sociais para a interface médico-paciente no tratamento depacientes autistas, que dependendo do grau, não conseguem manter uma inte-ração clara com outros seres humanos. Por outro lado, os robôs de assistênciatambém poderiam diminuir a necessidade de cuidadores, já que esses robôs sãoresponsáveis por proporcionar uma maior independência ao paciente.

Outro impacto econômico associado com a inserção de RA na sociedade é,talvez, uma viabilização em garantir uma melhor assistência a idosos, já quemuitos não possuem condição em manter cuidadores e enfermeiros em tempointegral. Atualmente muitas soluções robóticas não são produzidas em largaescala e por isso apresentam alto custo de investimento, mas com a evolução datecnologia é possível que soluções mais baratas e funcionais entrem no mercado.

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No estudo feito pelo IPEA (Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada) [3], émostrado que os idosos vão perdendo a sua independência econômica com opassar dos anos, como mostrado na Figura 2.3, sendo que uma parte disso sedeve à falta de independência funcional que atrapalha em atividades diárias e ànecessidade de um cuidador ou enfermeiro 24h por dia.

Estudo do IPEA, organizado por Amélia [3]

Figura 2.2: Dependência econômica por faixa etária.

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3 Classi�cação de aplicações de Robótica de As-

sistência

Como citado anteriormente a robótica de assistência pode ser utilizada paradiferentes tarefas e �nalidades. Variedade na estrutura de um robô pode fornecerao usuário facilidades distintas. Baseando nessas funcionalidades e aplicaçõesDahl e Boulos (2013) [7] classi�cam os robôs com propósitos nos setores damedicina em: robôs para cirurgia (Cirurgia TeleRobótica) e robôs de apoiovoltado para a Interação Humano-Robô (HRI). Para o atual trabalho iremosfocar nos robôs voltados para HRI, estes, de acordo com Dahl e Boulos (2013)[7], também podem ser divididos em categorias:

3.1 Assistência hospitalar

Em ambientes hospitalares e as vezes até em ambientes domiciliares são iden-ti�cadas aplicações robóticas que visam auxiliar na logística do cuidado dospacientes. Soluções nesta área variam desde resoluções de problemas simplescomo, por exemplo, a alimentação e a medicação dos pacientes, até problemasmais complexos como o manuseio de pessoas entre diferentes ambientes. Tra-balhos como o do Hu et al. (2011)[13] mostra o desenvolvimento deste tipo desolução.

3.1.1 RIBA

RIBA é um robô manipulador de assistência de enfermagem que utiliza de sen-sores táteis de borracha e de alta precisão, espalhados pelos antebraços, peito eparte superior do braço, para auxiliar enfermeiros e cuidadores no atendimentoa pacientes com alguma di�culdade de movimentação. Com este robô é possívelcuidadores transportar pacientes entre ambientes sem a utilização de força, porexemplo, um cuidador pode guiar o robô a fazer a locomoção de um paciente dacama para a cadeira de roda. No trabalho de Mukai et al. (2010)[17] é possívelentender o funcionamento do robô RIBA.

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Fonte: http://www.riken.jp

Figura 3.1: Robô RIBA

3.1.2 Bestic

Bestic é essencialmente um braço robótico que tem por objetivo auxiliar pessoascom de�ciências motoras nas mãos e/ou em um dos braços, devido a acidentes,doenças neurológicas, doenças congênitas e ou debilidades adquiridas com odecorrer da vida, por exemplo, artrite reumatoide. O Bestic permite que oindivíduo possa comer sem a ajuda de outros, dando as pessoas uma maiorindependência. O trabalho de Ohshima et al. [20] demonstra o funcionamentode um robô alimentador.

Fonte: http://www.algoltrehab.�/bestic

Figura 3.2: Robô Bestic

3.2 Entretenimento, educação e comunicação

Exitem algumas tendência de pesquisa na área da robótica que visam robôs so-cialmente interativos. Algumas dessas pesquisas vem sendo desenvolvidas paraa área de entretenimento e comunicação de pessoas que por alguma debilidade

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possuem di�culdades para estabelecer uma interação com outros seres humanos.Dessa forma essa classe de robôs tenta estimular a interação do usuário com amáquina (o robô) e o mundo a sua volta, já que robôs são inerentemente maissimples de interagir.

3.2.1 Jibo

Jibo é um robô de aproximadamente 30cm de altura, com microfones distribuí-dos em toda a sua circunferência, duas câmeras de alta resolução e sistema deauto-falantes para comunicação com o usuário. Seu principal objetivo é fornecerao usuário uma companhia que possa prover uma interação com o meio, rea-gindo à estímulos visuais e auditivos captados pelos seus sensores, e auxiliar opaciente em uma vida mais independente, como por exemplo, lembrando-o detarefas importantes e horário de medicações.

Fonte: http://www.myjibo.com/

Figura 3.3: Robô Jibo

3.2.2 NAO

NAO é um humanoide de 58cm de altura. Com o objetivo de ser uma companhiaamigável dentro de uma casa, ele pode se mover dentro de um ambiente, ouvir eas vezes falar com as pessoas que interagem com ele. No trabalho de Shamsuddinet al. (2011)[24] é mostrado uma revisão do controle e a exploração do espaçode trabalho do robô NAO. A interação desse robô com crianças normalmenteé muito proveitosa. O NAO foi inserido em um ambiente de escola primária,permitindo que as crianças aprendessem programação de uma maneira prática edivertida. Atualmente o NAO também é utilizados em ambientes de tratamentode crianças autistas, como mostrado no trabalho Shamsuddin et al. (2012)[25],incentivando o desenvolvimento cognitivo e o desenvolvimento de capacidadesinterativas dessas crianças. O NAO pode ser caracterizado como um robô demediação social, de manipulação de pequenos objetos e de companhia.

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Fonte: http://www.robotics.com.hk

Figura 3.4: Robô NAO

Algumas questões envolvidas com a área de entretenimento e comunicaçãoé a possível criação de dependência dos usuários para com o robô. Então éimportante de�nir para esse tipo de robô interfaces com o usuário que incentivetambém a interação do usuário com outras pessoas e com o ambiente que eleestá inserido.

3.3 Telepresença

Robôs de telepresença podem ser vistos como uma plataforma que permite umavídeo conferência e que muitas das vezes possuem uma mecanismo que permitesua locomoção pelo ambiente como, por exemplo, rodas [26]. Esses robôs sãoum canal para a socialização e comunicação dos pacientes com outras pessoas,possibilitando os pacientes manterem contato, mesmo que remotamente, comamigos e familiares, além de permitir a comunicação com um pro�ssional desaúde, permitindo um melhor acompanhamento sem a necessidade da presençafísica.

3.3.1 Girraf

Girraf é um robô composto por uma base móvel e um dispositivo, parecido comum tablet, que permite a comunicação e interação de um paciente com pessoasque não compartilham do seu ambiente físico. Com ele é possível realizar visitasvirtuais a pacientes, ou seja, através de vídeo conferência pode-se interagir comos moradores da casa e mover-se livremente pelos cômodos como se estivesse�sicamente presente. Essas funcionalidades confere ao Girraf características derobô de monitoramento, pois ele possibilita que os cuidadores possam realizarfrequentes visitas de monitoramento a pessoas debilitadas, como por exemplo

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idosos, garantindo um melhor acompanhamento médico. O trabalho de Cora-deschi et al. (2013) [6] mostra como o Girraf pode ser usado na interação sociale no monitoramento de pessoas.

Fonte: http://www.gira�.org/

Figura 3.5: Robô Girraf

3.4 Envelhecimento

Os RA são utilizados na área de envelhecimento com dois objetivos principais,auxílio funcional e emocional. Esses robôs são projetados para serem como in-terface para os idosos melhorarem sua qualidade de vida, proporcionando umauxílio em atividades funcionais diárias e proporcionando companheirismo aosseus usuários. De acordo com Broekens, Heerink e Rosedal (2009)[2] existemdois argumentos principais para essa área da robótica: primeiramente espera-seque a população comece a enfrentar uma falta de pro�ssionais de saúde quali�-cados na área, principalmente devido à crescente população idosa e decrescentepopulação jovem; em segundo lugar os idosos preferem cada vez mais viveremem suas próprias casas do que serem institucionalizados em abrigos.

Devido à preferência dos idosos em viverem nas suas próprias casas, a de-manda de execução e monitoramento de atividades diárias também vem cres-cendo. Montemerlo et al[16] desenvolveram uma pesquisa que visou investigar aviabilidade de auxiliar idosos, com limitações físicas e cognitivas, em atividadesdiárias. Já Cesta et al. (2011)[4], no seu trabalho, demonstrou resultados deum projeto de pesquisa de um protótipo de uma casa inteligente que envolveuma rede de sensores e controle que tenta melhor integrar o robô em seu espaçode trabalho.

3.4.1 Robot-Era

O projeto Robot-Era é um conjunto de diferentes plataformas, com diferentesfuncionalidades, que visam proporcionar às pessoas idosas uma maior autonomiae independência, melhorar sua qualidade de vida e preservar a sua saúde. Aconcepção, desenvolvimento e implementação do serviços de robótica no projetodo Robot-Era foi orientado para um grupo especí�co de usuários, os idosos. No

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artigo de Rocco et al.[23] é discutido conceitos de planejadores de tarefas deplataformas robóticas e como exemplo eles mostram como o sistema do Robot-Era funciona.

Fonte: http://www.robot-era.eu/

Figura 3.6: Projeto Robot-Era

3.4.2 HSR

O HSR é um robô que foi desenvolvido para ser um assistente com manipulação,ou seja, auxilia as pessoas em atividades cotidianas que envolva manipulação deobjetos. Para pacientes com alguma di�culdade de movimentação ele permiteuma maior independência fornecendo suporte para melhorar a qualidade de vidado usuário. Ele possui um corpo compacto, o que facilita a sua locomoção pelosdiferentes ambientes. Com o seu braço articulado e o sistema de elevação dorsalele consegue cobrir uma grande área de trabalho. O HSR pode ser controladopor comando de voz e/ou por dispositivos habilitados com touchscreen comum,o que propicia uma interface simples entre usuário e robô. No trabalho deHashimoto et al. (2013) [12] os autores introduzem o robô HSR e demonstramalgumas características dele como, por exemplo, interação segura, corpo leve ecompacto, e uma interface simples,

Fonte: www2.toyota.co.jp

Figura 3.7: Robô HSR

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3.5 Reabilitação

Movimentos repetitivos orientados por alguma tarefa básica pode melhorar arecuperação motora de pacientes com limitações de movimentação. A robó-tica para a reabilitação vem para auxiliar na execução desses tarefas junto aospacientes. No trabalho de Oldewurtel, Mihelj e Nef [21] é apresentado umaestratégia de controle para facilitar o reaprendizado de movimentos funcionaisdepois de acidentes vasculares cerebrais.

Oldewurtel et al. [21]

Figura 3.8: Robô de reabilitação

Duschau et al. (2010)[8] desenvolveram um trabalho que visa demonstrarestratégias de atividades cooperativas entre robô e paciente. Nessa estratégiatorque de apoio adicionais permitem que os pacientes se movam com esforçoreduzido. Assim como o trabalho de Duschau et al. (2010) [8], o trabalho deVeneman et al. (2007) [27] propõe mecanismos que auxiliam na reabilitação damarcha de pacientes com limitações de locomoção. Outro trabalho também naárea de execução de atividades compartilhadas é o de Nef e Riener (2005) [19],porém o trabalho de Nef e Riener propõe um robô para os membros superiores.

Questões éticas ainda a serem resolvidas neste tipo de aplicação estão muitorelacionadas à segurança dos pacientes e nível de autonomia dos robôs. Comoessas plataformas necessitam de força e muitas vezes possuem componentes rí-gidos, é importante que tenha-se um cuidado com o sistema de controle dessesrobôs, o que muitas das vezes apresenta uma complexidade elevada, por exem-plo, em braços e pernas robóticas é preciso coordenar alguns graus de liberdade.Já com relação ao nível de autonomia, existe um certo dilema neste aspecto, poisquanto maior a autonomia do robô maior a facilidade no controle e previsibili-dade das ações executadas, por outro lado pode-se com isso diminuir a segurançado paciente e a e�ciência dos movimentos.

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4 Panorama Atual e Estudo de Caso

A robótica de assistência é objeto de estudo em diversos grupos no Brasil e nomundo. Na plataforma do CNPq (Centro Nacional de Desenvolvimento Cien-tí�co e Tecnológico) é possível encontrar alguns grupos com linhas de pesquisana área de RA:

� Mechatronics, Control, and Robotics - MACRO (Universidade Federal deMinas Gerais - UFMG);

� Automação da Produção, Robótica e Reabilitação (Instituto Federal deSão Paulo - IFSP);

� Engenharia de Reabilitação e Acessibilidade (Universidade Federal do ValeSão Francisco - UNIVASF);

� Robótica (Universidade Federal de São Carlos - UFSCAR);

� Núcleo de Tecnologia Assistiva, Acessibilidade, Autonomia e Inovação -NTAAAI (Universidade de Brasília - UNB);

� Grupo de Pesquisa de Robótica da (Universidade Federal do Espírito Santo- UFES);

� Laboratório de Biomecatrônica (Universidade de São Paulo - USP);

� Laboratório de Automação e Robótica - LARA (Universidade de Brasília- UNB)

Nessa seção serão apresentados três estudos de caso de exemplos de RA. Osestudos de caso, mesmo não sendo uma representação do comportamento de todaa sociedade, já que possui poucas amostras e estas amostras estão polarizadas àuma cultura, pode ser uma inspiração para a realização de outros trabalhos namesma linha, criando assim uma visão melhor sobre o real benefício ou malefícioda robótica aplicada à assistência pessoal.

4.1 PR2

Chen et al. (2013)[5] descreve em seu trabalho como o robô PR2 foi adaptadopara atender as necessidades de Henry, um usuário que por causa de um AVCacabou �cando mudo e tetraplégico. Henry depois do seu acidente começoua fazer terapia e recuperou parte dos movimentos da mão e da cabeça, o quepossibilitou desenvolver uma interface para o controle do robô. A demandade Henry surgiu quando, em outubro de 2010, ele estava sentado assistindotelevisão e viu Charles Kemp participando de uma entrevista e apresentando asfuncionalidades do robô PR2.

Ao assistir essa entrevista, Henry viu a oportunidade da utilização de mani-puladores com bases móveis como dispositivos de assistência para pessoas com

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limitações motoras graves como a dele. Pouco tempo depois de aprender so-bre o PR2, Henry entrou em contato com a equipe responsável pela pesquisae apresentou a eles um projeto que ele denominou �Robôs para humanidade�.Esse projeto multidisciplinar tinha como principal objetivo adaptar o robô paracapacitar as pessoas, com limitações motoras graves, a realizar atividades diá-rias com maior facilidade. Na Figura 4.1 é mostrado o PR2 em algumas tarefasdiárias com o Henry.

Chen et al. (2013)[5]

Figura 4.1: PR2 - Exemplo do Henry

4.2 Keepon

Kozima, Nakagawa e Yasuda (2005) [14] propõem possíveis utilizações da intera-ção de robôs no tratamento de crianças com autismo com di�culdades principal-mente na comunicação interpessoal. Foram observados como crianças autistas,de 2 a 4 anos de idade, interagiriam com o robô. Por mais de uma ano e meioobservou-se, a partir do ponto de vista do Keepon, a interação das crianças como pequeno robô. No trabalho é mencionado que o robô foi utilizado em mais de500 sessões com crianças autistas, mas foram detalhados somente dois estudosde caso durante o período de observações.

No primeiro caso foi possível observar o surgimento da relação entre umamenina, que foi denominada de 'M', autista e o pequeno robô Keepon. Foramregistrados, através de gravações, todo o desenvolvimento da interação, quelevou cerca de 4 meses, após o primeiro encontro da 'M' com o robô, até veri�car-se o primeiro contato de toque direto.

'M' é uma menina com Kanner, um tipo de autismo com retardo mental,que participou do experimento proposto Kozima, Nakagawa e Yasuda em [14].Foram descritos, no trabalho, os resultados observados por cerca de 5 meses,o que compreende em 15 sessões. Na primeira sessão 'M' mostrou um grandeinteresse no Keepon, mas não chegou perto. Durante as primeiras 7 sessões'M' evitou olhar direto para o robô. Porém, ainda na 5 sessão quando 'M'observou uma outra criança colocar um cilindro de papel na cabeça do Keepon,ela esboçou reações de interesse em também interagir com o robô. Entre a quintae a décima sessão, a distância entre a 'M' e o Keepon foi diminuindo, passandode 50 para 40cm. Na sessão 11, M tocou a cabeça do Keepon pela primeira vez,

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e após esse primeiro contato 'M' começou interações sociais incluindo o contatovisual e vocalização.

O segundo caso também é de uma menina com Kanner, denominada de 'N' amenina foi diagnosticada com um retardo mental em um nível médio. Observou-se o desenvolvimento da interação durante 39 sessões, que compreendido em 18meses.

Na primeira sessão 'N' observou uma outra criança brincando com o Keepone foi encorajada a fazer o mesmo, mas 'N' não mostrou muito interesse. Da 2ªsessão até 14ª 'N' continuou não mostrando grande interesse, mesmo quandoestava sentada ao lado dele. Na sessão 15, depois de observar uma outra criançacolocando uma tampa na cabeça do Keepon, 'N' tocou o robô pela primeira vezcom o dedo. Na sessão 16 (depois de 3 meses de interrupção das sessões) 'N'chegou perto do Keepon e �cou observando-o se movimentar. Ainda durante a16ª sessão 'N' cutucou o nariz do Keepon fazendo-o se mover, surpresa com areação do robô, 'N' sorriu e procurou olhar para sua mãe e enfermeira. Depois dasessão 17, 'N' se sentou muitas vezes na frente do Keepon e começou a exploraras capacidades do robô. Depois da sessão 33, 'N' começou uma nova brincadeiracom o robô, ela começou a imitar o movimento do Keepon e interagir de formamais ativa com o robô. Durante muitas vezes, no decorrer das sessões, 'N'estabeleceu contato visual com a sua mãe e a enfermeira.

Kozima et al.[14]

Figura 4.2: Keepon

4.3 Paro

Paro é um robô projetado com a aparência de um bebê de foca coberto com pelebranca e superfície tátil que cria uma sensação suave, natural e que permite amediação do contato humano com o robô. O Paro é equipado com quatrosentidos primários: a visão (sensor de luz), a audição (identi�ca a direção dafonte sonora), equilíbrio e tato. Nos trabalhos de Wada et al. (2005) [29] eWada, Shibata e Kawaguchi (2009)[28] foi descrito um estudo de caso com opequeno Paro em contato com idoso.

O estudo de caso apresentado por Wada, Shibata e Kawaguchi (2009)[28]mostra a história de uma paciente 'A' com 89 anos. No primeiro dia ela pareciaum pouco nervosa com a interação com o Paro, mas com o tempo ela começou

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a tratar o robô como seu �lho ou neto, começou a cuidar dele e aproveita a suacompanhia e quando estavam separados ela começou a sentir saudades.

Wada, Shibata e Kawaguchi (2009)[28]

Figura 4.3: Paro

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5 Conclusões e Trabalhos Futuros

Pesquisas relacionadas à previsão da densidade demográ�ca mundial indicamque a população está com o tempo se tornando mais idosa, aumentando cada vezmais a demanda por soluções que fornecerá um suporte em atividades diárias,melhorando a qualidade de vida desse grupo de usuários. Além da populaçãoidosa, outros grupos da sociedade também contribuem com essa demanda desoluções de suporte para uma vida mais independente. Dentre eles estão aspessoas com de�ciências físicas, de�ciências cognitivas e doenças que afetam ainteração social como, por exemplo, o autismo. Para atender a esses usuários e apro�ssionais de saúde que trabalham com esse público, estão sendo desenvolvidasiniciativas de adaptar ou até mesmo implementar desde a fase inicial robôs que,através da interação com os seres humanos, consigam proporcionar melhoriasna vida desses usuários.

Como esses robôs irão atuar diretamente com pessoas que muitas das ve-zes estão debilitadas ou que são consideradas cognitivamente incapazes é muitoimportante, na implementação do sistema, considerar aspectos éticos e huma-nitários que irão garantir a integridade dos usuários. Algumas condutas éticas,por se tratar muitas das vezes de pacientes e funcionários da saúde, podem serretiradas da lista de condutas éticas da medicina como, por exemplo, bene�cên-cia, não-male�cência, autonomia e justiça. Além disso é de extrema importânciaque pesquisas na área sejam monitoradas pelas Comissões de Pesquisas e pe-los Comitês de Ética designados para a região de desenvolvimento da pesquisa.No caso da UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais), local de desenvol-vimento do presente trabalho, os pesquisadores e o público alvo da pesquisapodem contar com a orientação e �scalização da Comissão de Ética da UFMGe do COEP (Comitê de Ética em Pesquisa).

No mundo essa área de pesquisa vem crescendo muito e atualmente já épossível identi�car diversas iniciativas de inserção desses robôs para assistirpacientes. Contudo no Brasil a área de robótica de assistência ainda não estámuito desenvolvida; é possível encontrar algumas iniciativas de pesquisa emalguns grupos espalhados pelo território nacional, mas ainda é um pouco difícilde encontrar trabalhos que reúnam informações da situação e necessidades dapopulação brasileira diante deste tipo de tecnologia. Por isso, é importante paratrabalhos futuros realizar uma pesquisa com o público alvo e tentar desenvolvertrabalhos direcionados às necessidades identi�cadas, assim será possível realizarmétricas de aceitação e utilização dos sistemas inseridos na vida das pessoas.

Este trabalho teve como principal objetivo realizar uma revisão bibliográ�casobre a robótica de assistência, demonstrando como e quais são os aspectos éticose humanitários envolvidos na implementação e/ou na adaptação de um robôpara funcionalidades de assistência pessoal. Além disso foi levantado tambémum dilema econômico sobre a inserção dessa nova tecnologia na sociedade, comoessa novidade irá afetar o mercado de trabalho.

Durante a pesquisa realizada para este trabalho foi possível perceber quepoucos estudos existem no Brasil voltados a entender o mercado consumidornacional. Perguntas como: �O que os brasileiros sabem da robótica de assistên-

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cia?�, �O que se espera de solução desse ramo da robótica?�, �O que se pensada inserção dessa tecnologia na sociedade brasileira?�, dentre outras, são ques-tões que podem ser levantadas e analisadas para estabelecer um diagnóstico dasnecessidades e da visão do mercado nacional em relação a essa área da robótica.

Portanto, seria interessante para trabalhos futuros um estudo do ciclo dedesenvolvimento completo de uma solução de robótica para assistência. Primei-ramente, deve-se realizar uma pesquisa planejada que visa entender o conheci-mento prévio dos brasileiros sobre a área da robótica de assistência e como aspessoas acreditam que esses robôs podem contribuir para melhorar a vida dosusuários. Em seguida deve-se tentar entender quais são as reais necessidadesda população brasileira e como a RA pode ser inserida no mercado propondosoluções. Além disso, é importante entender também os possíveis medos dapopulação na inserção deste tipo solução, seja medos relacionados à segurançados pacientes ou medos relacionados a situação de insegurança no mercado detrabalho de pro�ssionais da saúde, para obter uma melhor aceitação por partedo mercado.

Após a realização da pesquisa com a população é importante levar a análisedeste resultado para a área técnica de desenvolvimento. Com o processamentodos dados obtidos é possível de�nir prioridades para o desenvolvimento visandoconciliar os estudos e tecnologias existentes atualmente com as necessidadesidenti�cadas. Dessa forma, é possível direcionar as pesquisas da área para solu-ções práticas, facilitando a aceitação por parte do mercado das soluções propos-tas. Para �nalizar, o ciclo de desenvolvimento é interessante que seja realizadoum estudo de con�abilidade do sistema, para poder inserir a solução em umambiente de teste e obter um resposta por parte dos usuários de aceitação e dequalidade da solução.

É importante entender que para soluções tecnológicas que envolvam usuá-rios com di�culdades médicas, como é o objetivo desse trabalho, a pesquisae o desenvolvimento tecnológico deve ser guiado e �scalizado por órgão éticoscompetentes.

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