[pt] CONTROLE DE TORQUE DE UM EXOESQUELETO ATUADO POR MÚSCULOS PNEUMÁTICOS ARTIFICIAIS UTILIZANDO SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: JOAO LUIZ ALMEIDA DE SOUZA RAMOS
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Outros
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
Texto Completo: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=22293@1
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=22293@2
http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.22293
Resumo: [pt] A robótica aplicada à reabilitação e amplificação humana está em uma fase iminente de se tornar parte de nossa vida diária. A justaposição da capacidade de controle humana e o poder mecânico desenvolvido pelas máquinas oferecem uma promissora solução para auxílio físico e de amplificação humana. O presente trabalho apresenta um exoesqueleto ativo para membros superiores controlado por uma alternativa e simples Interface Homem-Máquina (HMI) que utiliza o Modelo Muscular de Hill para aumentar a força e resistência mecânica do usuário. Músculos Pneumáticos Artificiais (PAM) são utilizados como atuadores por sua alta razão entre potência e peso e atuam o sistema através de um esquema com cabos de aço. Algoritmos Genéticos (GA) aproximam localmente os parâmetros do modelo matemático do atuador e o modelo fisiológico do músculo, que utiliza sinais eletromiográficos superficiais (sEMG) para estimar o torque na articulação do exoesqueleto. A metodologia proposta oferece três vantagens principais: (i) reduz o número de eletrodos necessários para monitorar a atividade muscular, (ii) elimina a necessidade de transdutores de força ou pressão entre o exoesqueleto e o usuário ou o ambiente e (iii) reduz o custo de processamento em tempo-real, necessário para implementações de sistemas embarcados. O exoesqueleto é restrito ao membro superior direito e a estratégia de controle é avaliada verificando o desempenho do usuário ao manipular uma carga de 3.1kg estática e dinamicamente com e sem o auxílio do equipamento assistivo.
id PUC_RIO-1_0425dcddb4b0e640ac5ca6098d7393a0
oai_identifier_str oai:MAXWELL.puc-rio.br:22293
network_acronym_str PUC_RIO-1
network_name_str Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
repository_id_str 534
spelling [pt] CONTROLE DE TORQUE DE UM EXOESQUELETO ATUADO POR MÚSCULOS PNEUMÁTICOS ARTIFICIAIS UTILIZANDO SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS [en] TORQUE CONTROL OF AN EXOSKELETON ACTUATED BY PNEUMATIC ARTIFICIAL MUSCLES USING ELECTROMYOGRAPHIC SIGNALS [pt] ALGORITMO GENETICO[pt] INTERFACE HOMEM-MAQUINA[pt] CONTROLE NEURAL[pt] MODELO MUSCULAR DE HILL[pt] EXOESQUELETO[pt] MUSCULOS ARTIFICIAIS[pt] AMPLIFICACAO[en] GENETIC ALGORITHM[en] MAN-MACHINE INTERFACE[en] EXOSKELETON[en] ARTIFICIAL MUSCLES[en] AMPLIFICATION[pt] A robótica aplicada à reabilitação e amplificação humana está em uma fase iminente de se tornar parte de nossa vida diária. A justaposição da capacidade de controle humana e o poder mecânico desenvolvido pelas máquinas oferecem uma promissora solução para auxílio físico e de amplificação humana. O presente trabalho apresenta um exoesqueleto ativo para membros superiores controlado por uma alternativa e simples Interface Homem-Máquina (HMI) que utiliza o Modelo Muscular de Hill para aumentar a força e resistência mecânica do usuário. Músculos Pneumáticos Artificiais (PAM) são utilizados como atuadores por sua alta razão entre potência e peso e atuam o sistema através de um esquema com cabos de aço. Algoritmos Genéticos (GA) aproximam localmente os parâmetros do modelo matemático do atuador e o modelo fisiológico do músculo, que utiliza sinais eletromiográficos superficiais (sEMG) para estimar o torque na articulação do exoesqueleto. A metodologia proposta oferece três vantagens principais: (i) reduz o número de eletrodos necessários para monitorar a atividade muscular, (ii) elimina a necessidade de transdutores de força ou pressão entre o exoesqueleto e o usuário ou o ambiente e (iii) reduz o custo de processamento em tempo-real, necessário para implementações de sistemas embarcados. O exoesqueleto é restrito ao membro superior direito e a estratégia de controle é avaliada verificando o desempenho do usuário ao manipular uma carga de 3.1kg estática e dinamicamente com e sem o auxílio do equipamento assistivo.[en] Robotics for rehabilitation and human amplification is imminent to become part of our daily life. The juxtaposition of human control capability and machine mechanical power offers a promising solution for human assistance and physical enhancement. This work presents an upper limb active exoskeleton controlled by an alternative and simple Human-Machine Interface (HMI) that uses a Hill Muscle Model for strength and endurance amplification. Pneumatic Artificial Muscles (PAM) are used as actuators for its high power-to-weight ratio and to drive the system through a cable arrangement. Genetic Algorithms (GA) approach locally optimizes the model parameters for the actuator mathematical model and the physiologic muscle model that uses the surface electromyography (sEMG) to estimate the exoskeleton joint torque. The proposed methodology offers three main advantages: (i) it reduces the number of electrodes needed to monitor the muscles, (ii) it eliminates the need for user force or pressure sensoring, and (iii) it reduces the real-time processing effort which is necessary for embedded implementation and portability. The exoskeleton is restricted to the right upper limb and the control methodology is validated evaluating the user performance while dynamically and statically handling a 3.1kg payload with and without the aid of the assistive device.MAXWELLMARCO ANTONIO MEGGIOLAROMARCO ANTONIO MEGGIOLAROMARCO ANTONIO MEGGIOLAROJOAO LUIZ ALMEIDA DE SOUZA RAMOS2013-11-21info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/otherhttps://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=22293@1https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=22293@2http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.22293porreponame:Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)instacron:PUC_RIOinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-08-20T00:00:00Zoai:MAXWELL.puc-rio.br:22293Repositório InstitucionalPRIhttps://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/ibict.phpopendoar:5342019-08-20T00:00Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)false
dc.title.none.fl_str_mv [pt] CONTROLE DE TORQUE DE UM EXOESQUELETO ATUADO POR MÚSCULOS PNEUMÁTICOS ARTIFICIAIS UTILIZANDO SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS
[en] TORQUE CONTROL OF AN EXOSKELETON ACTUATED BY PNEUMATIC ARTIFICIAL MUSCLES USING ELECTROMYOGRAPHIC SIGNALS
title [pt] CONTROLE DE TORQUE DE UM EXOESQUELETO ATUADO POR MÚSCULOS PNEUMÁTICOS ARTIFICIAIS UTILIZANDO SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS
spellingShingle [pt] CONTROLE DE TORQUE DE UM EXOESQUELETO ATUADO POR MÚSCULOS PNEUMÁTICOS ARTIFICIAIS UTILIZANDO SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS
JOAO LUIZ ALMEIDA DE SOUZA RAMOS
[pt] ALGORITMO GENETICO
[pt] INTERFACE HOMEM-MAQUINA
[pt] CONTROLE NEURAL
[pt] MODELO MUSCULAR DE HILL
[pt] EXOESQUELETO
[pt] MUSCULOS ARTIFICIAIS
[pt] AMPLIFICACAO
[en] GENETIC ALGORITHM
[en] MAN-MACHINE INTERFACE
[en] EXOSKELETON
[en] ARTIFICIAL MUSCLES
[en] AMPLIFICATION
title_short [pt] CONTROLE DE TORQUE DE UM EXOESQUELETO ATUADO POR MÚSCULOS PNEUMÁTICOS ARTIFICIAIS UTILIZANDO SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS
title_full [pt] CONTROLE DE TORQUE DE UM EXOESQUELETO ATUADO POR MÚSCULOS PNEUMÁTICOS ARTIFICIAIS UTILIZANDO SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS
title_fullStr [pt] CONTROLE DE TORQUE DE UM EXOESQUELETO ATUADO POR MÚSCULOS PNEUMÁTICOS ARTIFICIAIS UTILIZANDO SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS
title_full_unstemmed [pt] CONTROLE DE TORQUE DE UM EXOESQUELETO ATUADO POR MÚSCULOS PNEUMÁTICOS ARTIFICIAIS UTILIZANDO SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS
title_sort [pt] CONTROLE DE TORQUE DE UM EXOESQUELETO ATUADO POR MÚSCULOS PNEUMÁTICOS ARTIFICIAIS UTILIZANDO SINAIS ELETROMIOGRÁFICOS
author JOAO LUIZ ALMEIDA DE SOUZA RAMOS
author_facet JOAO LUIZ ALMEIDA DE SOUZA RAMOS
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv MARCO ANTONIO MEGGIOLARO
MARCO ANTONIO MEGGIOLARO
MARCO ANTONIO MEGGIOLARO
dc.contributor.author.fl_str_mv JOAO LUIZ ALMEIDA DE SOUZA RAMOS
dc.subject.por.fl_str_mv [pt] ALGORITMO GENETICO
[pt] INTERFACE HOMEM-MAQUINA
[pt] CONTROLE NEURAL
[pt] MODELO MUSCULAR DE HILL
[pt] EXOESQUELETO
[pt] MUSCULOS ARTIFICIAIS
[pt] AMPLIFICACAO
[en] GENETIC ALGORITHM
[en] MAN-MACHINE INTERFACE
[en] EXOSKELETON
[en] ARTIFICIAL MUSCLES
[en] AMPLIFICATION
topic [pt] ALGORITMO GENETICO
[pt] INTERFACE HOMEM-MAQUINA
[pt] CONTROLE NEURAL
[pt] MODELO MUSCULAR DE HILL
[pt] EXOESQUELETO
[pt] MUSCULOS ARTIFICIAIS
[pt] AMPLIFICACAO
[en] GENETIC ALGORITHM
[en] MAN-MACHINE INTERFACE
[en] EXOSKELETON
[en] ARTIFICIAL MUSCLES
[en] AMPLIFICATION
description [pt] A robótica aplicada à reabilitação e amplificação humana está em uma fase iminente de se tornar parte de nossa vida diária. A justaposição da capacidade de controle humana e o poder mecânico desenvolvido pelas máquinas oferecem uma promissora solução para auxílio físico e de amplificação humana. O presente trabalho apresenta um exoesqueleto ativo para membros superiores controlado por uma alternativa e simples Interface Homem-Máquina (HMI) que utiliza o Modelo Muscular de Hill para aumentar a força e resistência mecânica do usuário. Músculos Pneumáticos Artificiais (PAM) são utilizados como atuadores por sua alta razão entre potência e peso e atuam o sistema através de um esquema com cabos de aço. Algoritmos Genéticos (GA) aproximam localmente os parâmetros do modelo matemático do atuador e o modelo fisiológico do músculo, que utiliza sinais eletromiográficos superficiais (sEMG) para estimar o torque na articulação do exoesqueleto. A metodologia proposta oferece três vantagens principais: (i) reduz o número de eletrodos necessários para monitorar a atividade muscular, (ii) elimina a necessidade de transdutores de força ou pressão entre o exoesqueleto e o usuário ou o ambiente e (iii) reduz o custo de processamento em tempo-real, necessário para implementações de sistemas embarcados. O exoesqueleto é restrito ao membro superior direito e a estratégia de controle é avaliada verificando o desempenho do usuário ao manipular uma carga de 3.1kg estática e dinamicamente com e sem o auxílio do equipamento assistivo.
publishDate 2013
dc.date.none.fl_str_mv 2013-11-21
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/other
format other
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=22293@1
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=22293@2
http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.22293
url https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=22293@1
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=22293@2
http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.22293
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv MAXWELL
publisher.none.fl_str_mv MAXWELL
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)
instacron:PUC_RIO
instname_str Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)
instacron_str PUC_RIO
institution PUC_RIO
reponame_str Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
collection Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1814822587503476736