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Título: Estratégia de apoio à marcha humana assistida por andador robótico baseada em forças de interação
Autor(es): Rodríguez Díaz, Camilo Arturo
Orientador: Frizera Neto, Anselmo
Coorientador: Bastos Filho, Teodiano Freire
Data do documento: 14-Mar-2014
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um andador robótico para auxílio a pessoas com deficiência na marcha, para compensação funcional ou para reabilitação, com ênfase em uma estratégia de apoio à marcha humana baseada em forças de interação entre o usuário e o andador. Para isso, inicialmente é abordado o estudo de alguns dispositivos de ajuda à marcha, dentre os quais são destacados os andadores robóticos mais atuais e citados na literatura. A revisão bibliográfica dá ênfase aos andadores que utilizam sensores de força como canal de interação física. Neste contexto, é apresentado o Projeto de Pesquisa UFES Smart Walker, desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Espírito Santo, o qual dá continuidade a um Projeto de Pesquisa espanhol SIMBIOSIS desenvolvido no Centro de Automática y Robótica do Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC. Para interagir com o usuário, o UFES Smart Walker está dotado de sensores de força triaxiais sob os apoios dos antebraços, sensor de varredura laser para detectar as pernas do usuário, e locomoção assistida por motores, além de eletrônica embarcada para o processamento dos sinais em tempo real. A fim de desenvolver uma interface mais natural entre o usuário e o andador, um rigoroso processamento de sinais baseado em filtros adaptativos é realizado. Este andador robótico proporciona uma ferramenta de reabilitação mais natural, segura e adaptada às necessidades do usuário, sendo que, a validação do dispositivo envolveu vários experimentos, nos quais são analisados todos os sinais do processo, com o objetivo de determinar o comportamento da estratégia de interação homem-máquina. O processo de validação foi dividido em três etapas: forças de interação entre o usuário e o andador, parâmetros relacionado com a marcha, e resposta dos controladores de alto e baixo nível.
This work presents the development of a robotic walker to aid people with motion disabilities. The device may be used for functional compensation or rehabilitation purposes, with a focus on a gait strategy based on interaction forces. For this purpose, a initial study of some gait supporting devices is performed, among which the most current and cited Smart Walkers in the literature are highlighted. A special attention is given to the walkers with force sensors used for physical interaction strategies. In this context, it is presented the UFES Smart Walker Project, developed at the Federal University of Esp´ırito Santo (UFES) in the Post-Graduate Program in Electrical Enginnering, giving continuity to the Spanish Project SIMBIOSIS, developed at the Spanish National Research Council. To interact with the user, the UFES Smart Walker is equipped with triaxial force sensors under the forearm supporting platforms, a laser range sensor to detect the user’s legs, and assisted locomotion. In addition, embeded electronic modules are used for real time signal processing. In order to develop a more natural force interface between the user and the walker, a rigorous signal processing based on adaptive filters is also presented. The goal of this Smart Walker is to provide a more natural, safe and adapted rehabilitation tool to the user. For this, the validation of the device comprises several experiments in which all signals are analyzed, with the objetive of determining the behavior of the human-machine interaction. The validation process is divided into three stages: interaction forces between the user and the walker, extraction of parameters related with the gait and response of high and low level controllers.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9640
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