Atuadores elásticos em série aplicados no desenvolvimento de um exoesqueleto para membros inferiores

Abstract

ix Publicações xi Lista de Figuras xiii A Lista de Materiais 85 Dedicatórià A minha mãe, Maria Cecília Jardim, que sempre me motivou a acreditar nos meus sonhos e me ensinou o valor da educação. Ao meu filho,Ítalo, que me dá força para vencer os desafios e buscar novos sonhos. A todos que sonham e trabalham por um mundo melhor. Agradecimentos Ao orientador e amigo Prof. Dr. Adriano Almeida Gonçalves Siqueira, pela confiança depositada, orientação, tempo dedicado a este trabalho e pelas inestimáveis experiências transmitidas em nossas conversas. Aos professores e funcionários do Departamento de Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia de São Carlos, pelas contribuições durante o mestrado. Aos técnicos do Departamento de Engenharia Mecânica por contribuir com o desenvolvimento do projeto. Aos alunos de Iniciação Científica, Heitor de Araujo Martins, Guilherme Machado Lara Silveira, Danilo Santos, Paulo Roberto Chiarolanza Vilela e Tiago Furlan Winter, pela dedicação ao projeto. Aos amigos do Rotary Club de Campinas, especialmente ao Sr. Carlos Roberto de Mattos Rocha que muito contribuiu para minha formação. Aos amigos do Departamento de Engenharia Mecânica pela amizade, paciência, companheirismo e colaborações durante a realização das disciplinas e deste trabalho. A minha noiva Maria Helena por estar sempre ao meu lado. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela concessão da bolsa de mestrado.vii Resumo Esta dissertação apresenta o projeto e a construção de atuadores elásticos em série para o acionamento das juntas de um exoesqueleto para membros inferiores, baseado em umaórtese comercial. Inicialmente, considerou-se como dispositivo de testes a parte do exoesqueleto referenteà junta do tornozelo, ou seja, a construção de umaórtese tornozelo-pé ativa. Atuadores elásticos em série são considerados neste trabalho, pois tais dispositivos apresentam características ideais para a sua utilização emórteses ativas: controle de força, controle de impedância (possibilidade de impedância baixa), absorção de impactos, baixo atrito e largura de banda que se aproxima da movimentação muscular. Um primeiro protótipo do atuador elástico em série foi construído e resultados experimentais de controle de força, impedância e posição foram obtidos com sucesso, através de uma interface de acionamento e controle entre o atuador, os sensores (encoders e sensores de força) e o computador. Também foi construída umaórtese tornozelopé ativa acionada pelo atuador elástico em série construído, sendo apresentados os primeiros resultados experimentais obtidos com este dispositivo. Palavras-chave: Atuadores elásticos em série, exoesqueleto, controle de impedância, reabilitação. viii ix Abstract This dissertation deals with the design and construction of series elastic actuators for driving the joints of an exoskeleton for lower limbs, based on a commercial orthosis. Initially, it was considered the construction of the exoskeleton's ankle joint, that is, the construction of an active ankle-foot orthosis. Series ...

Reabilitação Robótica: Por Que Não Está Sendo Utilizada Nas Eas Do Brasil?

“…Neste sentido, as terapias apoiadas por sistemas robóticos têm sido propostas como meios para apoiar e aumentar a dinâmica de movimentos realizados pelos pacientes, numa tentativa de aumentar a capacidade funcional e a carga proprioceptiva visando a recuperação mais rápida das funções motoras. Em geral, esses dispositivos podem prover tanto a facilitação quanto oposição ao movimento, controlando sua rigidez e minimizando o atrito e impactos deletérios ao paciente [3].Vários trabalhos publicados destacam a eficácia da técnica quando comparada à métodos tradicionais [4].Mesmo ainda não havendo consenso sobre os protocolos mais adequados para uso da terapia robótica, como número de sessões e tipos de exercícios padrão, esta estratégia já tem sido utilizada em hospitais e clínicas em diversos países, mostrando efeitos benéficos em uma série de casos [5].Observando esse cenário e a tendência de adoção deste mecanismo de apoio à reabilitação em diversos países do mundo, percebe-se que, no Brasil, a reabilitação robótica ainda é pouco explorada. Este artigo foi pesquisado as possíveis causas da ausência da técnica na maioria esmagadora dos EAS nacionais.…”

Controladores robustos aplicados em robôs bípedes

“…O funcionamento desse tipo de atuador consiste no movimento do motor comprimir um conjunto de molas, transmitindo a força para a carga. A modelagem é feita através de um sistema massa-mola com amortecimento [8]. A inserção desse elemento elástico aumenta a eficiência do atuador se comparado com atuadores tradicionais através da filtragem de impactos e distúrbios externos, além da redução do custo.…”

Desenvolvimento de controle de impedância aplicado a exoesqueleto biomecatrônico atuado por liga de memória de forma.

“…A partir dos conhecimentos adquiridos durante a revisão bibliográfica, um algoritmo de controle de impedância foi desenvolvido, baseando-se principalmente nos trabalhos de Aguirre-Ollinger et al (2007, 2009). Os fios de SMA também foram estudados, resultando num modelo matemático para realização de simulações e projeto do controlador deste atuador.…”

“…Note que, apesar desta definição contrastar com a de alguns autores, por exemplo, Aguirre-Ollinger et al (2007, 2009 Resultados experimentais indicaram bons resultados no seguimento de referências de pressão e posição, além da previsibilidade das forças de contato.…”

“…A realização dos ensaios no protótipo foi baseada no método utilizado por Aguirre-Ollinger et al (2007, 2009 …”