De lo estático a lo dinámico: arquitectura modular para prótesis óculo-palpebrales con movimiento natural

Autores/as

  • Heitor Lara Cardoso

    Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Autor/a

  • José Aguiomar Foggiatto

    Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Autor/a

  • Marcelo Henrique Stoppa

    Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Autor/a

  • João Manoel Nascimento Ferreira

    Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Autor/a

DOI:
https://doi.org/10.47456/bjpe.v12i5.52851
Palabras clave:
Prótesis ocular dinámica, modularidad, tecnología asistida, detección de parpadeo, Uncanny Valley
Resumen

La ausencia de movimiento dinámico, especialmente la falta de parpadeo sincronizado constituye una limitación esencial en las prótesis oculares convencionales, favoreciendo el fenómeno del Uncanny Valley y dificultando su aceptación social. Por ello, se evaluó la viabilidad de un sistema bioinspirado accesible capaz de traducir la señal de parpadeo del ojo funcional a un dispositivo mecatrónico, proporcionando el grado de sincronización necesario para aumentar la percepción de naturalidad. La propuesta se desarrolló mediante un sistema de detección y actuación en tiempo real. La arquitectura integra sensores no invasivos acoplados a gafas para captar la señal del ojo; un algoritmo de procesamiento para detectar el evento; y un módulo actuador que reproduce el movimiento en una plataforma animatrónica. Los ensayos validaron la hipótesis planteada, demostrando una sincronía considerable entre el estímulo biológico y la respuesta protésica. El análisis cinemático reveló un movimiento natural, eficaz para reducir la percepción de artificialidad. El estudio establece un enfoque que supera la función meramente estética de las prótesis, y al confirmar la integración entre sensores, algoritmos y actuadores, aporta una solución viable para desarrollar prótesis más expresivas y mejor aceptadas socialmente.

Biografía del autor/a
  1. Heitor Lara Cardoso, Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Graduando em Engenharia Mecatrônica pela Universidade Federal de Catalão (UFCAT) e Técnico em Informática pelo Instituto Federal Goiano Campus Avançado Catalão (2023). Possui experiência em desenvolvimento de software embarcado e tecnologias de manufatura aditiva, com ênfase em impressão 3D. Tem interesse nas áreas de Robótica, Sistemas Embarcados, Impressão 3D, Automação, Desenvolvimento de Software e Segurança da Informação. Atuou em atividades de extensão, eventos de tecnologia e projetos de pesquisa, consolidando sua formação acadêmica e prática. http://lattes.cnpq.br/7660086966394099 http://lattes.cnpq.br/7660086966394099

  2. José Aguiomar Foggiatto, Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Bolsista de Produtividade do CNPq em Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora (DT2) desde 2013, atualmente é pesquisador voluntário no NUFER (Núcleo de Manufatura Aditiva e Ferramental) da UTFPR. Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Paraná (1989), mestrado em Engenharia Mecânica - área de Concentração em Projetos - pela Universidade Federal de Santa Catarina (1997) e doutorado em Engenharia Mecânica - área de concentração em Fabricação - pela Universidade Federal de Santa Catarina (2005). Foi Coordenador do Centro de Inovação Tecnológica da UTFPR no biênio 2006/2007, Coordenador dos Cursos Superiores de Tecnologia do Departamento Acadêmico de Mecânica no biênio 2008/2009, Chefe do Departamento de Mecânica no biênio 2013/2014 e coordenador institucional na UTFPR do Projeto: Rede de Pesquisa e Desenvolvimento em Tecnologia Assistiva: ações integradas entre Engenharia Mecânica e Design- (RPDTA), aprovado no Edital PGPTA N 59/2014 da CAPES entre 2015 e 2021. Foi Professor Titular EBTT nos cursos de Engenharia Mecânica, Engenharia Mecatrônica, Tecnologia Mecânica, Tecnologia em Mecatrônica e Técnico integrado em Mecânica. Atuou como professor permanente no Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais (PPGEM) e é coordenador institucional adjunto do NAPI-TA (Novos Arranjos em Pesquisa e Inovação de Tecnologia Assistiva) com fomento da Fundação Araucária. Pesquisou principalmente os seguintes temas: Tecnologia Assistiva, Impressão 3D (Manufatura Aditiva), Sistemas CAD-3D, Desenvolvimento de Produtos Assistivos e Aplicação da Impressão 3D na Área da Saúde. Atualmente está aposentado. http://lattes.cnpq.br/8013863352635494 https://orcid.org/0000-0001-5393-3654

  3. Marcelo Henrique Stoppa, Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Graduado em Engenharia Mecatrônica pela Universidade Federal de Catalão (2024), possui graduação em Licenciatura Plena em Matemática pela Universidade Federal de Goiás (1991), mestrado em Matemática Pura pela Universidade Federal de Goiás (1996), doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia (2003) e Pós-Doutorado em Mecatrônica também pela Universidade Federal de Uberlândia (2015). É professor Titular da Universidade Federal de Catalão - UFCAT (criada a partir da Universidade Federal de Goiás - UFG) desde 1993. Tem experiência em áreas de Engenharias Mecânica e Mecatrônica, com ênfase em Matemática Aplicada, Vibrações de Sistemas Mecânicos, Gestão da Inovação, Robótica, Automação, Controle e Tecnologia Assistiva, em especial, próteses biônicas de mão e bucomaxilofaciais. Faz parte do corpo docente do Mestrado Acadêmico em Modelagem e Otimização (PPGMO-UFCAT). http://lattes.cnpq.br/1532505326645535 https://orcid.org/0000-0002-0697-9809

  4. João Manoel Nascimento Ferreira, Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Graduando em Engenharia Mecatrônica pela Universidade Federal de Catalão (UFCAT). Possui experiência em impressão 3D, robótica, sistemas embarcados e automação. http://lattes.cnpq.br/2111114139453213 https://orcid.org/0009-0003-6851-2870

Referencias

Agarwal, M. D., et al. (2025). Customized silicone ocular prosthesis for post-exenteration rehabilitation. Cureus, 17(2), e31765. https://doi.org/10.7759/cureus.81283

Bindhoo, Y. A. & Aruna, U. (2011). Prosthetic rehabilitation of an orbital defect: a case report. Journal of Indian Prosthodontic Society, 11(4), 258-264. https://doi.org/10.1007/s13191-011-0093-6

Cogley, W. (2025). Animatronic eye mechanism v3.2. Maker World. Recuperado de https://makerworld.com

Frigerio, A., Hadlock, T. A., Murray, E. H., & Heaton, J. T. (2014). Infrared-based blink-detecting glasses for facial pacing: toward a bionic blink. JAMA facial plastic surgery, 16(3), 211-218. https://doi.org/10.1001/jamafacial.2014.1

Gibson, I., Rosen, D. W., & Stucker, B. (2015). Additive manufacturing technologies: 3D printing, rapid prototyping, and direct digital manufacturing (2nd ed.). Springer.

Hömke, P., Holler, J., & Levinson, S. C. (2018). Eye blinks are perceived as communicative signals in human face-to-face interaction. Plos One, 13(12), e0208030.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0208030

International Organization for Standardization. (2019). ISO 14971:2019. Medical devices: application of risk management to medical devices. ISO.

Kumar, N., Srivastava, N., & Viswanathan, V. (2022). Rapid prototyping in prosthodontics- a review. History of Medicine, 8(1). Recuperado de https://historymedjournal.com/index.php/medicine/article/view/336

Moraes, R. C. & Almeida, L. P. (2021). Sensores de movimento aplicados a sistemas de rastreio ocular. Anais do Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica, 1, 210-219.

Mori, M., MacDorman, K. F., & Kageki, N. (2012). The uncanny valley. IEEE Robotics and Automation Magazine, 19(2), 98-100. https://doi.org/10.1109/MRA.2012.2192811

Nyström, M., Andersson, R., Niehorster, D. C. et al. (2024). What is a blink? Classifying and characterizing blinks in eye openness signals. Behav Res. 56, 3280-3299. https://doi.org/10.3758/s13428-023-02333-9

Pereira, L. M. & Carvalho, H. M. (2022). Desenvolvimento de circuitos eletrônicos para dispositivos biomédicos portáteis. Monografia de conclusão de Curso de Bacharelado em engenharia elétrica, Setor de Ciências Exatas, Universidade Federal do Paraná. Recuperado de https://hdl.handle.net/1884/95218

PLOS. (2018). Length of eye blinks might act as conversational cue. ScienceDaily. Recuperado de https://www.sciencedaily.com/releases/2018/12/181212140746.htm

Souza, V. H. & Lima, A. R. (2013). Sensores piezoresistivos e sensores piezoelétricos, VIII EPCC - Encontro Internacional de Produção Científica (22 a 25 de outubro de 2013). Recuperado de http://rdu.unicesumar.edu.br/handle/123456789/4486

Stauffer, C., Brantly, N. W., Beam, D. W., Bose, R., Fiedler, G., & Fisher, L. E. (2026). 3D printing and prostheses: The current state-of-the-art and future directions. Journal of Rehabilitation and Assistive Technologies Engineering, 13. https://doi.org/10.1177/20556683261448197

Trigo, J. A. & Gruart, A. (2001). Fisiología del sistema motor del párpado. Revista de Neurología, 33(6), 555-562. Recuperado de https://storage.imrpress.com/journal/RN/32/8/10.33588/rn.3208.2000482/pdf/d4becf4d7e96b85896b7b1566eabe680.pdf

World Health Organization. (2019). World report on vision. WHO. Recuperado de https://www.who.int/publications/i/item/world-report-on-vision

Cover Image
La imagen muestra un primer plano de un ojo humano de color marrón, destacando detalles del iris, las pestañas y la región periocular. La composición visual simboliza la funcionalidad ocular, la estética facial y los desafíos asociados con la rehabilitación de pacientes que requieren prótesis óculo-palpebrales. La imagen hace referencia al desarrollo de soluciones biomédicas orientadas a restaurar tanto la apariencia como la dinámica natural de la región ocular, enfatizando la búsqueda de movimientos palpebrales más realistas y sincronizados. En la parte superior se presenta el título del artículo “De lo estático a lo dinámico: arquitectura modular para prótesis óculo-palpebrales con movimiento natural”, seguido de los autores Cardoso, H. L., Ferreira, J. M. N., Foggiatto, J. A., y Stoppa, M. H. (2026). En la parte inferior se muestran los logotipos de las instituciones asociadas y la identificación de la Brazilian Journal of Production Engineering, junto con el ISSN de la revista.
Descargas
Publicado
2026-06-07
Número
Vol. 12 Núm. 5 (2026): Número especial VII Simposio sobre Ingeniería de Producción (SIENPRO)
Sección
Innovación, sostenibilidad y emprendimiento: caminos para transformar la ingeniería de producción.
Licencia

Derechos de autor 2026 Cardoso, H. L., Ferreira, J. M. N., Foggiatto, J. A., & Stoppa, M. H.

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.

Todas las obras publicadas en la Revista Brasileña de Ingeniería de Producción (BJPE) están bajo la licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0). Esto significa que: Cualquier persona puede copiar, distribuir, exhibir, adaptar, remezclar e incluso utilizar comercialmente el contenido publicado en la revista; Siempre que se reconozca debidamente a los autores y a BJPE como fuente original; No se requiere permiso adicional para la reutilización, siempre que se respeten los términos de la licencia. Esta política cumple con los principios de acceso abierto, promoviendo la amplia difusión del conocimiento científico. 🔗 Haga clic aquí para acceder a la licencia completa.

Cómo citar

Cardoso, H. L., Foggiatto, J. A., Stoppa, M. H., & Ferreira, J. M. N. (2026). De lo estático a lo dinámico: arquitectura modular para prótesis óculo-palpebrales con movimiento natural . Brazilian Journal of Production Engineering, 12(5), 62-71. https://doi.org/10.47456/bjpe.v12i5.52851