Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.ufes.br/handle/10/4060
Título: Músculos artificiais baseados em polímeros eletroativos aplicados à robótica de reabilitação
Autor(es): Prado, Adilson Ribeiro
Orientador: Bastos Filho, Teodiano Freire
Coorientador: Sarcinelli Filho, Mário
Data do documento: 29-Set-2008
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Esta Dissertação de Mestrado descreve a síntese e os modos de acionamento do polipirrol (PPy), polímero com a capacidade de variação volumétrica quando estimulado eletricamente em solução especialmente preparada. Este tipo de material recebe a denominação de Polímero Eletroativo, devido às suas semelhanças com o músculo humano, sendo também conhecido como músculo arti cial. A nalidade deste trabalho foi desenvolver o polímero citado, com o objetivo de utilizá-lo como atuador em próteses de membro superior, mais precisamente para promover a movimentação de sistemas semelhantes às junções Interfalangianas Distais (IFD) da mão. Para isso, o polipirrol foi sintetizado via métodos eletroquímicos, em condições adequadas para o tipo de produto desejado, e em seguida foram realizados os processos de acionamento em meio aquoso contendo sal, que auxilia a variação volumétrica do PPy. Os modos de acionamento utilizados foram o estímulo elétrico a potencial e a densidade de corrente constantes, sendo, em todos os casos, obtidas amplitudes superiores ao valor mínimo considerado como e ciente para a movimentação da junção IFD (40◦). Além de técnicas eletroquímicas, como cronoamperometria e voltametria cíclica, usadas para o acionamento e avaliação do comportamento eletromecânico do polipirrol, também foi utilizada uma importante ferramenta de processamento de imagens digitais na interpretação dos resultados de deslocamento do atuador, através de segmentação de imagens digitais. Com o objetivo de comparar e verificar as vantagens e desvantagens do material aqui produzido, foi adquirido um tipo de músculo artificial polimérico comercial, denominado IPMC, o qual foi estudado e analisado. Foi verificado que este tipo de material possui grande vantagem em relação ao PPy, devido à sua capacidade de realização de movimentos em via seca, ou seja, à não necessidade da imersão do mesmo em um meio preparado para o acionamento. Porém, foi observado que este deve ser freqüentemente hidratado, para que o seu movimento seja e ciente. As grandes vantagens observadas no polipirrol produzido foram o baixo custo de sua síntese, o baixo consumo de energia e os altos valores de amplitude obtidos em seus deslocamentos, o que comprovou sua e ciência para o tipo de aplicação desejado. Deve ser ressaltado que o atuador desenvolvido, assim como o adquirido, apresentam a importante característica de não gerarem ruídos acústicos em seus acionamentos, o que é um fator muito importante na construção de próteses de membro superior, já que este tipo de ruído consiste em um importante fator de rejeição por parte dos usuários das tecnologias atualmente comercializadas
This research deals with the synthesis and activation of the polymer polypyrrole (PPy), which when stimulated electrically in special saline bath changes in volume. This characteristic is similar to that of human muscle. This electro-active polymer is also known as arti cial muscle. The purpose of this study is to investigate the potential of this polymer, for use as an actuator of upper limb prostheses. Speci cally, articulated junctions simulating human hand were studied. Polypyrrole was synthesized electrochemically. The conditions of synthesis were adjusted to obtain a product with desired characteristic. Afterwards, electric drive processes were investigated with the polymer immersed in saline solution, which is necessary to attain the volumetric variation. The drive used had constant potential and current density and, in all cases, gave an amplitude superior that considered as a minimum value for e cient movement of Distal Interfalange DIP (40◦). In addition to electrochemical techniques such as chronoamperometry and cyclical voltammetry digital, image processing by way of segmentation of digital images was used for the interpretation of the results for analysis of the actuator movements. A commercially available polymer called IPMC (Ionomeric Polymer-Metal Composites) was used as a reference to evaluate the comparative advantages and disadvantages of the polypyrrol polymer. It was found that this type of material has a great advantage in relation to polypyrrole because of its capacity to produce movements and its ability to work in dry state. However, it was observed that this material must be frequently hydrated to maintain e cient movement. The great advantages of the polypyrrole produced were the low cost of its synthesis, low energy consumption and the large amplitude of movement obtained, which support its appropriateness for this type of application. It must be emphasized that the actuator developed like the commercial product has the important characteristics of silent operation, a very important factor in a construction of prosthesis of the upper extremity. With objective to compare and to verify the advantages and disadvantages of the material produced here, another similar polymer was bought, called IPMC, which was studied and analyzed. It was veri ed that this type of material possess great advantage in relation to the PPy, due to its capacity of accomplishment of movements in saw dries, because not necessity of the immersion in liquid for drive. However, it was observed that it must frequently be hydrated, so that its movement is e cient. The great advantages observed in the polipirrol produced is the low cost of its synthesis, the low consumption of energy and the high values of gotten amplitude in its displacements. It must be salient that the developed actuator, as well as the acquired one, presents the important characteristic not to generate acoustic noises in its drives, which is a very important factor in the construction of upper limb prostheses, since this type of noise consists of an important factor of rejection on the part of the users of the currently commercialized technologies.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/4060
Aparece nas coleções:PPGEE - Dissertações de mestrado

Arquivos associados a este item:
Arquivo TamanhoFormato 
tese_2731_DissertacaoMestradoAdilsonRibeiroPrado.pdf3.75 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.