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Título: Detecção de pernas utilizando um sensor de varredura laser aplicada a um andador robótico
Autor(es): Schneider Junior, Valmir Antônio
Orientador: Frizera Neto, Anselmo
Coorientador: Bastos Filho, Teodiano Freire
Data do documento: 20-Mai-2013
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um andador robótico concebido no Programa de Pós Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Este dispositivo tem por finalidade o auxílio a pessoas com deficiência de locomoção, podendo ser utilizado tanto para apoio à reabilitação quanto para compensação funcional. Inicialmente é apresentada uma revisão do estado da arte dos dispositivos de assistência à mobilidade humana, dando-se uma atenção especial aos andadores. Nesta categoria, enquadram-se os andadores robóticos, que são uma nova classe de andadores que integram avançadas tecnologias de robótica, eletrônica e mecânica. Em seguida é descrita a arquitetura mecânica e eletrônica concebida para o projeto. O foco principal do trabalho está na implementação de uma técnica de detecção de pernas. O método desenvolvido utiliza as informações de transições encontradas na varredura de um sensor laser para detectar padrões de posturas das pernas, e então verificar, a partir de algumas características como largura e distância entre as pernas, se o padrão encontrado realmente corresponde às pernas do usuário do andador. Estas informações permitem a avaliação da evolução espaço-temporal dos membros inferiores do usuário. Também é descrita a implementação de um controlador para o dispositivo, o qual utiliza os sinais de comando gerados a partir dos dados fornecidos pela detecção de pernas. Testes realizados demonstram a validade da técnica proposta, cujos dados são úteis para o controle do andador, para análise da marcha do usuário e para a implementação de regras de segurança. Assim, os resultados mais significativos deste trabalho consistem na arquitetura eletrônica elaborada para o sistema, na obtenção de uma plataforma flexível de experimentação e validação de estratégias de controle, e na obtenção de uma interface natural para o andador, por meio do sensoriamento laser. Estes aspectos favorecem o uso do dispositivo por pessoas com potencial residual de locomoção, auxiliando-as a caminharem com maior independência e segurança.
This work is about the development of the Smart Walker designed in the Postgraduate Program in Electrical Enginnering of the Federal University of Espirito Santo (UFES). The goal of developing this device is to help people with mobility impairment, since it can be used for both rehabilitation support and functional compensation. First, a revision of the State of Art about human mobility support devices is shown, with special focus on walkers. In this group, there are smart walkers, which are a new category of walkers that integrate advanced robotics, electronics and mechanics technology. Following, the mechanical and electronic architecture used in this project is described. This work is focused on the leg detection method implemented on the Smart Walker. The developed method uses information about transitions found in laser scans to detect leg postures patterns and, through some features such as leg width and distance between legs, check if the found pattern corresponds to the user’s legs. This information is useful to evaluate the spatial-temporal evolution of the user. Also, the implementation of a controller for the device is described, which uses command signals generated using the leg detection information. Some evaluations performed show the validity of the methods implemented, whose data are useful for the walker control, user’s gait analysis and safety rules. Therefore, the main results of this work are in the electronics developed for the system, in obtaining a flexible platform of experimentation and evaluation of control strategies, and the development of a natural interface for the walker, using a laser sensor. These features facilitate the usage of the device by people with mobility residual potentials, helping them to walk with more independence and safety.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9631
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