Do estático ao dinâmico: arquitetura modular para próteses óculo-palpebrais com movimento natural

Autores

  • Heitor Lara Cardoso

    Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Autor

  • José Aguiomar Foggiatto

    Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Autor

  • Marcelo Henrique Stoppa

    Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Autor

  • João Manoel Nascimento Ferreira

    Universidade Federal de Catalão - UFCAT

    Autor

DOI:
https://doi.org/10.47456/bjpe.v12i5.52851
Palavras-chave:
Prótese ocular dinâmica, modularidade;, Tecnologia Assistiva, detecção de piscadas, Uncanny Valley
Resumo

Com a ausência de movimento dinâmico, especialmente a falta do piscar palpebral sincronizado, existe uma limitação fundamental nas próteses oculares convencionais, contribuindo para o fenômeno Uncanny Valley e dificultando a aceitação social. Avaliou-se por tanto, a viabilidade do desenvolvimento de um sistema bioinspirado acessível que traduza os sinais de uma piscada em um dispositivo mecatrônico. Além disso, sincronizando o suficiente para aumentar a percepção de naturalidade. Abordando essa lacuna por meio do desenvolvimento de um sistema de detecção/atuação em tempo real. A arquitetura integra sensores não invasivos acoplados a óculos para captura do sinal do olho funcional; um algoritmo de processamento evento; e um módulo atuador para a reprodução do movimento em uma plataforma animatrônica. Os testes validaram a hipótese inicial, demonstrando um considerável grau de sincronismo entre o estímulo biológico e a resposta protética. A análise do movimento resultante indicou uma cinemática natural, que se mostrou eficaz na melhoria da percepção da artificialidade. Estabelece-se um paradigma promissor que transcende a função puramente estética das próteses. Ao validar a integração entre sensores, algoritmos de detecção e atuadores, esta pesquisa oferece uma contribuição significativa para o campo das próteses inteligentes, demonstrando uma solução técnica viável para torná-las mais expressivas e socialmente integradas.

Biografia do Autor
  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

Referências

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
Imagem em close-up de um olho humano castanho, destacando detalhes da íris, dos cílios e da região periocular. A composição visual simboliza a funcionalidade ocular, a estética facial e os desafios associados à reabilitação de pacientes que necessitam de próteses óculo-palpebrais. A imagem remete ao desenvolvimento de soluções biomédicas voltadas à restauração da aparência e da dinâmica natural da região dos olhos, enfatizando a busca por movimentos palpebrais mais realistas e sincronizados. Na parte superior, encontra-se o título do artigo “Do estático ao dinâmico: arquitetura modular para próteses óculo-palpebrais com movimento natural”, seguido dos autores Cardoso, H. L., Ferreira, J. M. N., Foggiatto, J. A., e Stoppa, M. H. (2026). Na parte inferior, são exibidos os logotipos das instituições parceiras e a identificação da Brazilian Journal of Production Engineering, juntamente com o ISSN da revista.
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Publicado
07.06.2026
Edição
v. 12 n. 5 (2026): N° Especial VII Simpósio de Engenharia de Produção (SIENPRO)
Seção
Inovação, Sustentabilidade e Empreendedorismo: Caminhos para a Transformação da Engenharia de Produção
Licença

Direitos autorais (c) 2026 Cardoso, H. L., Ferreira, J. M. N., Foggiatto, J. A., & Stoppa, M. H.

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Como Citar

Cardoso, H. L., Foggiatto, J. A., Stoppa, M. H., & Ferreira, J. M. N. (2026). Do estático ao dinâmico: arquitetura modular para próteses óculo-palpebrais com movimento natural. Brazilian Journal of Production Engineering, 12(5), 62-71. https://doi.org/10.47456/bjpe.v12i5.52851