ExoBike : mechanical component development

• Autor(a) principal: Santos, João Miguel Sousa
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.26/45331
• topic: Reabilitação; Bicicleta; Membros inferiores

Muitas das vezes o processo de reabilitação é monótono e desmotivador devido à repetibilidade dos exercícios e falta de feedback ou ferramentas que permitam avaliar o progresso. Assim, tendo em conta que o exercício de bicicleta é muito utilizado para a reabilitação dos membros inferiores, foi criado o projeto ExoBike. De modo a combater tais fatores, a ExoBike consiste numa bicicleta equipada com sensores de força nos principais pontos de interação entre bicicleta e paciente. Assim é possível adquirir dados importantes para avaliar o progresso do paciente, bem como estabelecer metas e ajustar os exercícios conforme as necessidades do paciente. Alem desta componente de aquisição de dados, o projeto ExoBike engloba ainda uma vertente de realidade virtual, que junta com a componente de aquisição de dados, proporciona ao paciente uma experiência mais imersiva, tornando assim a prática de exercício para reabilitação mais divertida e motivadora. Este documento foca-se no desenvolvimento dos dispositivos mecânicos instalados na bicicleta para a aquisição dos dados do paciente. Para tal foi desenvolvido um selim capaz de analisar a postura do paciente, um guiador que caracteriza a força que o paciente realiza com os membros superiores, uns pedais capazes de analisar o movimento de pedalada e uns punhos que adquirem a força de preensão que o paciente é capaz de efetuar. Sendo que as metodologias de aquisição de dados dos dispositivos se baseiam em células de carga, extensometria elétrica por resistência e inteligência artificial. Os dispositivos foram desenvolvidos e otimizados com recurso a programas de desenho computacional, analisados através de métodos numéricos e analíticos, ensaiados através de prototipagem rápida com impressão 3D e produzidos com recurso a máquinas de fabrico subtrativo com controlo numérico. De modo a garantir o correto funcionamento dos dispositivos, estes foram sujeitos a uma serie de calibrações e testes funcionais com grupos de 3, 5 e 31 voluntários para corroborar as metodologias adotadas e avaliar as capacidades das mesmas. Sendo que os dipositivos indicaram uma correlação de 0.7, entre a postura do voluntario e a sua altura, e uma correlação elevada de 0.9 entre a massa do voluntario e a força exercida pelos membros inferiores. Entre outro tipo de correlações, os dipositivos foram ainda capazes de determinar, com uma fiabilidade 95%, o efeito de recalcamento psicológico quando os voluntários foram sujeitos a uma reação de defesa induzida nos membros inferiores. Considerando assim, que as metodologias e dispositivos desenvolvidos se encontram mais do que aptos para o objetivo pretendido de avaliação e monitorização do processo de reabilitação dos membros inferiores com recurso a bicicleta estática