Processamento de sinal EMG para dispositivos de reabilitação e assistência motora

• Autor(a) principal: Farinha, Diogo Mendes
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.26/28585
• topic: AVC; EMG; Processamento de sinal; Filtro; Ortótese da mão; Reabilitação; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática

A taxa de incidência de pessoas com doenças cardiocerebrovasculares tem vindo a aumentar continuamente. Uma das consequências destas doenças é a ocorrência de acidentes vasculares cerebrais (AVC) que podem levar a situações extremamente limitantes das funções motoras, afetando atividades básicas das pessoas no seu quotidiano. Dada a elevada taxa de incidência de AVCs, esta tem sido uma das situações que mais tem impulsionado a investigação na área da robótica de reabilitação. Vários protótipos têm sido desenvolvidos nos últimos anos para complementar exercícios de terapia ou mesmo para automatizar os processos de reabilitação motora, principalmente em situações de perda de mobilidade nos membros superiores e inferiores. Este projeto de mestrado teve por objetivo principal analisar e aplicar métodos de processamento de sinal eletromiográfico (EMG) para deteção da atividade muscular em contextos de reabilitação e assistência motora, nomeadamente em movimentos de abertura e fecho da mão. Os métodos de processamento de sinal EMG foram aplicados em dois setups diferentes: 1) sistema clínico comercial de reabilitação Hand Of Hope (HOH), mas “aberto” para investigação; e 2) protótipo de uma ortótese para a mão (ARHO - assistive robotic hand orthosis) em desenvolvimento no laboratório VITA.IPT num projeto de mestrado que decorreu em paralelo. No caso da HOH, o framework é constituído por um bioamplificador com certificação clínica que faz a aquisição do sinal EMG, um módulo de Matlab/Simulink para processamento de sinal em tempo real, e ainda com uma aplicação que faz a interação com a mão robótica HOH e o Simulink e que permite criar protocolos clínicos (módulo desenvolvido num projeto de licenciatura que decorreu em paralelo). No caso da ARHO, trata-se de um sistema standalone, em que a aquisição e processamento de sinal foi implementada num microntrolador de 8 bits (o qual é também responsável pela atuação da mão). Foram implementados e testados no sistema HOH vários métodos de processamento de sinal e modos de funcionamento de protocolos clínicos. As experiências de análise e validação foram realizadas com participantes saudáveis e também com um participante com hemiplegia. Posteriormente os métodos de processamento de sinal selecionados foram aplicados no microcontrolador do protótipo ARHO. Os resultados das experiências laboratoriais mostraram a possibilidade da deteção da intenção do utilizador a partir da atividade muscular medida com EMG do antebraço, permitindo atuar de forma automática os movimentos de abertura e fecho da mão dos sistemas HOH e ARHO.