Exoesqueleto robótico de membro superior com três graus de liberdade ativos.

• Autor(a) principal: Miranda, Andrey Bugarin Woiski
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-24102023-111739/
• topic: Controle motor; Human motor control; Human-machine interaction; Interação homem-máquina; Membros superiores; Robotic exoskeleton; Robótica; Upper limb

Exoesqueletos robóticos os mecanismos artificiais vestidos externamente ao corpo humano que atuam paralelamente ao membro humano com os objetivos de estender, complementar, restaurar ou melhorar as funções e capacidades humanas. Seus principais desafios de projeto são acoplá-lo ao ser humano de modo a não existirem forças hiperestáticas ou de montagem, mantê-lo na posição relativa desejada por todo seu volume de trabalho, implementar um controle que permita a cooperação do exoesqueletos com o humano, minimizar sua massa e seu consumo energético. O presente trabalho desenvolveu-se no Laboratório de Biomecatrônica da EPUSP, cujo principal objetivo é explicar como o sistema nervoso humano planeja, codifica e controla nossos movimentos. O objetivo desse trabalho é fornecer uma ferramenta que possibilite tal estudo. Para isso, fabricou-se alguns protótipos de 1 GdL para estudar as seguintes características de exoesqueletos: (i) fixação; (ii) o acoplamento; (iii) a instrumentação e (iv) o controle. Após essa etapa, inicou-se a fabricação do exoesqueleto com 3 GdL. Dada a importância da fixação, dedicou-se a ela um estudo abordando a modelagem de sua interação com o membro humano. Em conjunto, realizou-se simulações baseadas nessa modelagem para avaliar o desempenho de dois tipos de controladores não lineares: (i) \\ci{Sliding Mode Control} e \\ci{Feedback Linearization}. Um exoesqueleto bilateral de 3 GdL foi fabricado e montado e seus principais componentes mecânicos foram ensaiados para se determinar seu comportamento e para levantar dados experimentais que possibilitem a melhoria futura de seu projeto. As contribuições dessa dissertação foram: (i) protótipo de 1 GdL, com a mecânica e a instrumentação, que é utilizado para estudos de controle motor; (ii) protótipo mecânico bilateral com 3 GdL; (iii) estudo teórico da fixação com controladores não linear e (iv) sistema de segurança de exoesqueletos baseados em embreagem de fricção. O desenvolvimento de um exoesqueleto robótico ainda é um campo em amadurecimento. Problemas como o alinhamento entre eixos de rotação humano e biológico ainda são alvos de diversos estudos, sem uma convergência aparente das soluções. Até mesmo conceitos aparentemente básicos, como o desenvolvimento de mecanismos com cinemática antropomórfica, não são consenso na área.