Orientador: João Maurício Rosário

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Este trabalho propõe o desenvolvimento de um dispositivo para membro inferior de baixo custo e aberto, integrado a um ambiente virtual como ferramentas para complementar o processo de reabilitação. As pesquisas realizadas na área da movimentação assistida para pessoas utilizando robôs e na...

Resumo: Este trabalho propõe o desenvolvimento de um dispositivo para membro inferior de baixo custo e aberto, integrado a um ambiente virtual como ferramentas para complementar o processo de reabilitação. As pesquisas realizadas na área da movimentação assistida para pessoas utilizando robôs e na área da realidade virtual têm permitido grandes avanços no desenvolvimento de hardware e software, resultando em ferramentas de alto impacto social nos processos de terapia. O desenvolvimento do dispositivo proposto está fundamentado no estudo de conceitos biomecânicos, cinemáticos e dinâmicos que permitam a assistência de movimentação proporcionando um ambiente seguro, controlado, supervisionado e com monitoramento do usuário. A metodologia proposta para atingir o desenvolvimento desse sistema, toma como fundamento a análise biomecânica do membro inferior humano e suas relações antropométricas para assim propor a solução para o problema cinemático e de geração das trajetórias com a finalidade de definir o modelo mecatrônico que responda de acordo com movimentos padronizados do membro inferior. A partir desta informação, o modelo dinâmico permite dimensionar o sistema mecânico e de acionamento para aperfeiçoar o projeto mecatrônico. Para o desenvolvimento do ambiente virtual e fornecer uma experiência interativa do tipo perambulador foram utilizadas interfaces 3D para usuário. Para capturar os movimentos de rotação, aceleração e posição de membro inferior, uma destas interfaces utiliza acelerômetros, enquanto a outra utiliza processamento de imagens com a finalidade de permitir ao usuário avançar no ambiente virtual utilizando os movimentos do membro inferior, que ao mesmo tempo permitam teleoperar o protótipo do dispositivo para membro inferior com deficiência parcial desenvolvido

Abstract: This work proposes the development of a low cost open architecture lower member assisting device, integrated to a virtual environment as tools for complementing rehabilitation. Research done in the robotic assisting motion field and virtual reality in rehabilitation have led to the...

Abstract: This work proposes the development of a low cost open architecture lower member assisting device, integrated to a virtual environment as tools for complementing rehabilitation. Research done in the robotic assisting motion field and virtual reality in rehabilitation have led to the development of related hardware and software, resulting in the development of highly social impact solutions in therapy processes. The development of the proposed device takes as foundation the study of the lower member biomechanics, kinematics and dynamics that allow the development of the proposed solution for its application in assisting motion while offering a secure and monitored environment for the user. The followed methodology for developing the proposed system is based on the lower member biomechanics analysis through its anthropometric relations for solving the kinematics problem along with the motion generation. These analyses allow defining a suitable mechatronics design for assisting the lower member motions which is optimized using the dynamic model for tuning the actuation and mechanical systems. For the development of the virtual environment and to offer a perambulador interaction, two different 3D user interfaces were used, one using accelerometers for collecting the user data, and the other one using depth maps. The acquired motion information allows the user to interact with the virtual environment through its lower member motions thus, encouraging him to execute sequences while navigating the virtual world, while teleoperating the lower member with partial impairment developed device