Desenvolvimento e projeto de um exoesqueleto ativo para pacientes com paraparesia-paraplegia

• Autor(a) principal: Barca, Alexandre José Lopes
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/16318
• topic: Engenharia mecânica; Paraplegia; Exoesqueleto robótico

A paraplegia traduz-se na perda de controlo e sensibilidade dos membros inferiores, impossibilitando o andar e dificultando permanecer sentado. Esta limitação dos membros inferiores tem como consequência o limite da movimentação dos indivíduos de forma independente, vendo assim comprometida a sua autonomia para as atividades pessoais e profissionais. Provavelmente, a maior limitação de uma pessoa com paraplegia é a sua própria casa, isto pelo facto de a maioria das casas não possuir as condições de acessibilidade e respetivos meios auxiliares de que estas se socorrem para minorar os problemas de locomoção. Tendo em consideração que o meio auxiliar mais utilizado é a cadeira de rodas, qualquer alteração ao nível da superfície de apoio da cadeira torna-se um entrave à acessibilidade destes pacientes, assim como à alteração da direção do movimento, na maioria das vezes incompatível com o espaço livre nos edifícios. Igualmente o facto de a pessoa estar na posição sentada, dificulta ou limita muito as suas atividades, já que grande parte das interfaces estão preparadas para uma postura ereta. Apesar destas limitações a cadeira de rodas continua a ser o meio auxiliar de locomoção mais utilizado por estes pacientes. Esta circunstância deve-se principalmente ao facto de não existirem reais soluções alternativas em termos de flexibilidade, facilidade de utilização, fiabilidade e custo. Assim, foi objetivo da presente dissertação o desenvolvimento e projeto de um exoesqueleto ativo de baixo custo, que replique os princípios de funcionamento dos membros inferiores. Este consiste em estruturas mecânicas paralelas às pernas do indivíduo que, através da utilização de atuadores e de um sistema de controlo, possibilitam os movimentos dos três segmentos do membro inferior, para que estes gerem os movimentos necessários às diferentes atividades fisiológicas a desenvolver, tais como: caminhar, subir e descer escadas, sentar e levantar, garantindo simultaneamente a sustentação do corpo do indivíduo. Inicialmente foi realizada uma análise à anatomia e antropometria dos membros inferiores. Na etapa seguinte aplicou-se um processo estruturado de desenvolvimento de produto, onde foi realizada uma análise de mercado, a recolha e hierarquização das necessidades dos utilizadores, definição das especificações técnicas, desenvolvimento da matriz da qualidade, geração e seleção dos conceitos para as diferentes funções, estabelecida a arquitetura e modularidade, desenvolvida a análise de falhas e efeito cliente e análise de custos, concluindo com a modelação tridimensional do exoesqueleto. Posteriormente, realizou-se a verificação do correto dimensionamento dos elementos estruturais do exoesqueleto, através do método de elementos finitos, para diferentes condições de carga representativas da utilização diária do exoesqueleto, e procedeu-se à realização de um protótipo de aspeto à escala por um processo de prototipagem rápida e ao desenvolvimento dos princípios de controlo e comando do exoesqueleto. O principal resultado deste trabalho é a materialização de toda a documentação técnica com os desenhos de montagem, conjunto e definição que permitem a industrialização e fabricação deste exosqueleto de elevado potencial para indivíduos paraplégicos ou mesmo apenas com parte dos membros inferior, assim como, a sua utilização em ambientes de reabilitação de indivíduos com acidente vascular cerebral, que são em maior número do que aqueles com paraplegia e paraparésia, a um custo bastante competitivo relativamente às soluções disponíveis comercialmente.