Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana : Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferri, Carlos Alexandre, 1982-
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632680
Resumo: Orientador: Antônio Augusto Fasolo Quevedo
id UNICAMP-30_6ac3b7f223ca596650ecfd84b0acc2bc
oai_identifier_str oai::990614
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana : Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gaitNetwork of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gaitAcelerometrosGiroscópiosEletromiografiaMarcha humanaAccelerometerGyroscopeElectromyographyHuman gaitOrientador: Antônio Augusto Fasolo QuevedoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: O ato de caminhar é uma atividade complexa que envolve o sistema nervoso central e periféri-co, e todo o sistema musculoesquelético, tornando-o alvo de inúmeros estudos. Assim, a cine-siologia é responsável por compreender os mecanismos envolvidos na coordenação da marcha humana, realçando sua importância como ferramenta auxiliar no entendimento, detecção e tratamento de distúrbios locomotores. Atualmente, existem quatro principais diferentes abor-dagens para análise da marcha: Vídeo Cinemática, Plataforma de Força, Eletromiografia e Sensores inerciais (acelerômetro e giroscópio). Neste trabalho foi desenvolvido um equipamen-to baseada em Sistemas Wearable, constituído por Eletromiografia, acelerômetro, giroscópio, magnetômetro e footswitches. O desenvolvimento do equipamento ocorreu em três partes: mó-dulo sensor, módulo servidor e software de interface em ambiente Windows®. O módulo sen-sor constitui-se de dois canais de eletromiografia com ganho programável, acelerômetro, mag-netômetro e giroscópio triaxiais e dois canais A/D conectados a um FSRs cada, para trabalhar como footswitches. A alimentação é provida por uma bateria de íons-lítio, que fornece auto-nomia energética de, no mínimo, 5h de uso continuo. Cada módulo sensor, em pleno funcio-namento, produz 12.4kB de dados por segundo, transmitidos por meio sem fio em um canal dedicado para cada módulo. O módulo servidor recebe os dados de todos os canais e os envia pela porta USB, onde serão gerenciados pelo software de interface. O software identifica de quais sensores são os dados e os armazena em arquivos ".csv". Os testes de bancada mostra-ram que o equipamento se comporta como o esperado, as respostas em frequência dos canais de eletromiografia respondem à faixa de 10Hz a 1kHz, o acelerômetro, magnetômetro e giros-cópio respondem adequadamente às frequências de 2, 5, 10, 20 e 30Hz em uma viga vibrante engastada. A perda de pacotes de dados aumenta significativamente com o aumento do núme-ro de canais funcionando simultaneamente. No entanto, a presença de um buffer circular, ca-paz de armazenar o equivalente a 2 segundos de dados, assegura a retransmissão dos dados, minimizando as perdas reais. Os canais de eletromiografia foram testados sob condição de contração isométrica para 10%, 20%, 30%, 40% e 50% da MVC, sendo seus valores RMS compatíveis com os encontrados na literatura. Teste preliminar, com seis sujeitos, mostrou a capacidade do dispositivo em capturar todos os dados e transmiti-los simultaneamente. Deste modo, o sistema desenvolvido apresenta-se alta versatilidade como ferramenta para estudos da marcha humana utilizando o conceito dos sensores WearableAbstract: The act of walking is a complex activity involving the central and peripheral nervous system, and the musculoskeletal system, making it the object of numerous studies. Thus, kinesiology is responsible for understanding the mechanisms involved in the human gait coordination, high-lighting its importance as an auxiliary tool for comprehension, detection and treatment of lo-comotor disorders. Currently, there are four main approaches to gait analysis: Video Kinemat-ic, Force Platform, Electromyography and Inertial Sensors (accelerometer and gyroscope). In this work was developed an equipment based on Wearable Systems, consisting of Electromyog-raphy, accelerometer, gyroscope, magnetometer and footswitches. System development was divided into three parts: sensor module, server module and interface software in Windows® environment. The sensor module comprises two electromyography channels with programma-ble gain, triaxial accelerometer, magnetometer and gyroscope, and two A/D channels connect-ed to a FSR each, to work as footswitches. Power is provided by a lithium-ion battery that pro-vides energy for continuous use for at least five hours. Each sensor module, in full operation, produces 12.4kB of data per second, transmitted wirelessly in a dedicated channel for each module. The server module receives the data from all the channels and sends them through the USB port, where they will be managed by the interface software. This software identifies which sensors data comes from and stores then in ".csv" files. Workbench tests showed that the equipment behaves as expected, the electromyography frequency responses of the channels respond to the range of 10Hz to 1 kHz, the accelerometer, magnetometer and gyroscope re-spond adequately to the basic frequencies of 2, 5, 10, 20 and 30Hz. Loss of data packets in-creases significantly with the increase in the number of channels running simultaneously. How-ever, a circular buffer capable of storing two seconds of data ensure its retransmission, mini-mizing actual data losses. Electromyography channels were tested under isometric contraction for 10%, 20%, 30%, 40% and 50% of MVC, and their RMS values were compatible with those found in the literature. Preliminary human test, with six subjects, show the device's ability to capture all data and transmit them simultaneously. In addition, parameters and patterns inher-ent to gait cycle were compatible with what was expected. Therefore, the developed system pre-sents high versatility as a tool for studies of human gait using the concept of wearable sensorsDoutoradoEngenharia BiomédicaDoutor em Engenharia ElétricaCAPES[s.n.]Quevedo, Antonio Augusto Fasolo, 1970-Costa, Eduardo TavaresElias, Leonardo AbdalaBarela, Jose AngeloTierra Criollo, Carlos JulioUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFerri, Carlos Alexandre, 1982-20172017-11-24T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (102 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632680FERRI, Carlos Alexandre. Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana: Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait. 2017. 1 recurso online (102 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632680. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/990614Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-02-07T15:47:31Zoai::990614Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2018-02-07T15:47:31Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana : Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait
Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait
title Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana : Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait
spellingShingle Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana : Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait
Ferri, Carlos Alexandre, 1982-
Acelerometros
Giroscópios
Eletromiografia
Marcha humana
Accelerometer
Gyroscope
Electromyography
Human gait
title_short Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana : Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait
title_full Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana : Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait
title_fullStr Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana : Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait
title_full_unstemmed Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana : Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait
title_sort Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana : Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait
author Ferri, Carlos Alexandre, 1982-
author_facet Ferri, Carlos Alexandre, 1982-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Quevedo, Antonio Augusto Fasolo, 1970-
Costa, Eduardo Tavares
Elias, Leonardo Abdala
Barela, Jose Angelo
Tierra Criollo, Carlos Julio
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Ferri, Carlos Alexandre, 1982-
dc.subject.por.fl_str_mv Acelerometros
Giroscópios
Eletromiografia
Marcha humana
Accelerometer
Gyroscope
Electromyography
Human gait
topic Acelerometros
Giroscópios
Eletromiografia
Marcha humana
Accelerometer
Gyroscope
Electromyography
Human gait
description Orientador: Antônio Augusto Fasolo Quevedo
publishDate 2017
dc.date.none.fl_str_mv 2017
2017-11-24T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632680
FERRI, Carlos Alexandre. Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana: Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait. 2017. 1 recurso online (102 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632680. Acesso em: 15 mai. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632680
identifier_str_mv FERRI, Carlos Alexandre. Rede de sensores inerciais e eletromiografia para análise da marcha humana: Network of inertial sensors and electromyography to the analysis of human gait. 2017. 1 recurso online (102 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632680. Acesso em: 15 mai. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/990614
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (102 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1799138521684901888

Registros relacionados