Controlo de locomoção bípede através de um controlador CPG bioinspirado

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cunha, Tomás André Gomes da
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/57433
Resumo: Dissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores
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Existem dispositivos, como é o exemplo das ortóteses e dos exoesqueletos, que atuam no auxílio a estas pessoas, quer prestando assistência ao seu movimento, quer tendo um papel fundamental na sua terapia, tirando proveito do conceito de aprendizagem hebbiana, segundo o qual um treino intensivo de um determinado padrão de movimentos contribui para a estimulação e reorganização das redes neuronais na espinal medula, o gerador central de padrão, ou CPG (Central Pattern Generator). Há a necessidade de ser aplicado a estes dispositivos um princípio de controlo o mais próximo possível da locomoção humana, de forma a cumprirem seu propósito com a máxima eficiência. Os modelos bípedes têm fornecido, nas últimas décadas, um grande contributo, quer no entendimento dos princípios neuronais que estão na base da locomoção humana, quer no desenvolvimento de controladores que produzam padrões de marcha bípede cada vez mais próximos desta. Posto isto, nesta dissertação de mestrado é estudado um modelo bípede controlado por impedâncias, cujas posições de equilíbrio são definidas por um CPG, utilizando osciladores de frequência adaptativa de Hopfield, ou Hopf AFO (Adaptive Frequency Oscillators). A este controlador, e ao modelo bípede, foram colmatadas algumas das limitações encontradas, procedendo-se a um aumento da versatilidade e melhoria da arquitetura. Será também estudada a aplicabilidade deste tipo de controladores na reabilitação. Desenvolveu-se uma interface gráfica do utilizador, ou GUI (Graphical User Interface) que facilita o estudo e análise da locomoção do modelo bípede. Pretende-se que este trabalho forneça uma relevante contribuição para o desenvolvimento de modelos bípedes que, aliados a controladores bioinspirados, permitam um melhor entendimento dos princípios de funcionamento da marcha humana e contribuam para o desenvolvimento da robótica aplicada à assistência ou reabilitação.Over the past recent years there has been a constant increase in the number of people with locomotion disabilities, which are caused by aging, strokes, neurological diseases, among other causes. There are devices, such as the orthoses and exoskeletons, that act to assist these people, either by assisting their movement or playing a key role in their therapy, taking advantage of the hebbian learning concept, according to which a training of a particular pattern of movement contributes to the stimulation and reorganization of neural networks in the spinal cord, the central pattern generator, or CPG. There is a need to apply to these devices a control principle as close as possible to human locomotion in order to accomplish its purpose with maximum efficiency. Biped models have greatly contributed, over the last decades, both to the understanding of the neuronal principles underlying human locomotion, as to the development of controllers with the capability to produce bipedal walking patterns closer to this one. Therefore, in this master's dissertation is studied an impedance-controlled biped model, whose equilibrium positions are defined by a CPG, using Hopfield adaptive frequency oscillators, or Hopf AFO. To this controller, as to the biped model, some of the limitations were overcome, increasing the versatility and improving the architecture. The applicability of this type of controllers in rehabilitation will also be studied. A graphical user interface (GUI) was developed to facilitate the study and analysis of the biped model locomotion. It is intended that this work provides a relevant contribution to the development of biped models that, together with bioinspired controllers, allow a better knowledge of the human gait principles and contribute to the development of robotics applied to assistance or rehabilitation.Santos, CristinaUniversidade do MinhoCunha, Tomás André Gomes da20182018-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/57433por202108694info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-09-30T01:26:46Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/57433Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T18:59:07.506911Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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