Protótipo de prótese de membro superior acionado por tensor de força gradual

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Neri, Thiago
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=126242
Resumo: Orientador(a): Prof(a). Dr(a). Maria Elizete Kunkel
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spelling Protótipo de prótese de membro superior acionado por tensor de força gradualMANUFATURA ADITIVAPRÓTESE DE MEMBRO SUPERIORIMPRESSÃO 3-DADDITIVE MANUFACTURINGUPPER LIMB PROSTHESIS3-D PRINTINGPROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA BIOMÉDICAOrientador(a): Prof(a). Dr(a). Maria Elizete KunkelDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós Graduação em Engenharia Biomédica. São Bernardo do Campo, 2023Indivíduos com amputação de membro superior podem ter melhor qualidade de vida com uso uma prótese. Entretanto, de acordo com relatos de usuários de próteses de membro superior, os dispositivos produzidos atualmente por métodos tradicionais causam desconforto e são pesados, circunstância que poderia justificar a considerável prevalência de descontinuação no uso dessas tecnologias assistivas. Na última década, tem-se observado a disponibilização de diversos modelos de próteses de membro superior de código aberto, destinados à fabricação com uso da tecnologia de manufatura aditiva. Embora esses modelos tenham demonstrado ser mais leves, funcionais e economicamente acessíveis em comparação àquelas produzidas por meios convencionais, as próteses mecânicas, acionadas pelo movimento das articulações do punho ou cotovelo, ainda demandam esforços contínuos por parte dos utilizadores para a realização da preensão de objetos. O objetivo dessa pesquisa foi desenvolver e avaliar um protótipo de prótese mecânica transradial acionado pelo movimento do cotovelo com auxílio de um mecanismo tensor de força, o qual será encarregado de regular a tração exercida pelo usuário durante a atividade de preensão de objetos. Nesta pesquisa, adotou-se a metodologia Design Science Research, uma abordagem que se destina ao desenvolvimento de artefatos de engenharia com o propósito de solucionar um problema real. A condução da pesquisa envolveu múltiplos ciclos de prototipagem, visando a elaboração de distintos protótipos modelos de prótese. O processo compreendeu as seguintes etapas: Aquisição das medidas antropométricas, modelagem 3D, manufatura e montagem da prótese e tensor de força, simulações e avaliação da prótese montada em testes de bancada. Os protótipos de prótese desenvolvidos, equipados com o dispositivo mecânico tensor de força, demonstraram a capacidade de viabilizar um acionamento progressivo das funções de abertura e fechamento da mão, possibilitando a manutenção da mão em uma posição fechada para a preensão de objetos, com a capacidade de regular a força aplicada de forma gradual. O protótipo final, caracterizado pela centralização da articulação do dedo polegar, habilitou dois modos de preensão distintos: a preensão palmar tipo pinça e a preensão cilíndrica. O esforço mínimo requerido para acionar o protótipo a partir da articulação do cotovelo foi mensurado em 9,3 Newton (N), em um ângulo de amplitude de 55º. As principais limitações da pesquisa estão relacionadas à resistência mecânica de algumas peças, sobretudo aquelas de dimensões menores quando comparadas com as peças maiores. Para aprimorar o desempenho do tensor de força gradual e otimizar o conforto, a segurança e a usabilidade da prótese, é importante explorar outras opções de acionamentos em colaboração com voluntários.Individuals with an upper limb amputation can enjoy a better quality of life using a prosthesis. However, according to reports from users of upper limb prostheses, the devices currently produced by traditional methods cause discomfort and are heavy. This could justify the considerable prevalence of discontinuation in using these assistive technologies. The last decade has seen the availability of various open-source models of upper limb prostheses designed for manufacture using additive manufacturing technology. Although these models have proved to be lighter, more functional and more economically accessible than those produced by conventional means, mechanical prostheses, powered by the movement of the wrist or elbow joints, still require continuous effort on the part of users to grasp objects. This research aimed to develop and evaluate a prototype of a transradial mechanical prosthesis powered by the movement of the elbow with the aid of a force tensioning mechanism, which will regulate the traction exerted by the user while grasping objects. This research adopted the Design Science Research methodology, an approach aimed at developing engineering artefacts to solve a real problem. The research involved multiple prototyping cycles to produce different prototype prosthesis models. The process comprised the following stages: Acquisition of anthropometric measurements, 3D modelling, manufacture and assembly of the prosthesis and force tensioner, simulations, and evaluation of the assembled prosthesis in bench tests. The prosthesis prototypes developed, equipped with the mechanical force tensioner, demonstrated the ability to enable progressive activation of the hand's opening and closing functions, making it possible to keep the hand in a closed position for gripping objects, with the ability to regulate the force applied gradually. The final prototype, characterised by the centralisation of the thumb joint, enabled two different grip modes: pincer grip and cylindrical grip. The minimum effort required to actuate the prototype from the elbow joint was measured at 9.3 Newton (N), at an amplitude angle of 55º. The main limitations of the research are related to the mechanical strength of some parts, especially those of smaller dimensions, when compared to larger parts. To improve the performance of the gradual force tensioner and optimize the comfort, safety, and usability of the prosthesis, it is essential to explore other drive options in collaboration with volunteers.Kunkel, Maria ElizeteCapelo, Luciane PortasCoelho, Daniel BoariUniversidade Federal do ABCNeri, Thiago2023info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf113 f : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=126242http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=126242&midiaext=81145Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=126242porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-03-04T09:10:11Zoai:BDTD:126242Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2024-03-04T09:10:11Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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