Modelagem e simulação da propulsão por alavancas de cadeiras de rodas manuais

• Autor(a) principal: De Vito Júnior, A. F.
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/3098
• topic: Cadeira de rodas; Biomecânica; Locomoção humana

Cadeiras de rodas com propulsão por aros são utilizadas em larga escala por sua praticidade e baixo custo de fabricação. Porém, estima-se que 70% dos usuários deste tipo de cadeira de rodas sofre de algum desconforto ou dores nos membros superiores. Além disso, a locomoção com cadeiras de rodas manuais por aros é reconhecidamente ineficiente em termos energéticos. Uma forma de propulsão alternativa é a propulsão por alavancas, indicada na literatura científica como uma solução superior mas ainda pouco investigada. Não se conhece bem, por exemplo, os efeitos biomecânicos associados à variação de parâmetros construtivos. Nesse contexto, neste trabalho, propôs-se um modelo computacional e uma abordagem de controle ótimo para prever e investigar a influência de parâmetros como o comprimento de alavanca, a relação de transmissão e a posição do eixo de rotação da alavanca. Dois modelos representativos do conjunto de cadeira de rodas com propulsão por alavancas foram propostos, um atuado por momentos nas articulações e outro, por músculos equivalentes. O primeiro é eficiente computacionalmente mas não representa adequadamente as propriedades intrínsecas dos músculos envolvidos. O segundo, por sua vez, é capaz de representar funcionalmente modelos complexos do sistema músculo-esquelético dos membros superiores enquanto garante continuidade e baixa dimensionalidade, atributos importantes para a solução eficiente de problemas de controle ótimo. Simulações preditivas foram realizadas em diferentes velocidades médias, inclinações de rampa, relações de transmissão, posições do centro de rotação da alavanca e posições da mão na alavanca. Os resultados mostram que a posição do centro de rotação da alavanca é essencial para o desempenho da cadeira, sendo que posições mais posteriores e mais próximas ao eixo e rotação das rodas traseiras mostraram-se mais vantajosas. Os resultados mostraram ainda que as relações de transmissão mais adequadas dependem da velocidade média imposta e da inclinação da rampa e que há uma faixa de valores para o posicionamento da mão na alavanca que levou consistentemente a esforços musculares menores