Modelagem e simulação da propulsão de cadeiras de rodas manuais - Costa, Heitor Rogério (2015)
A inclusão social e profissional de pessoas portadoras de necessidades especiais tem sido foco crescente de atenção. O tema acessibilidade ganha destaque na sociedade na medida em que as pessoas precisam de uma maior independência e autonomia na execução das tarefas cotidianas, necessitando de facilidade de acesso, de transporte e fazendo o uso de diversos equipamentos que as auxiliam. Entre esses equipamentos, as cadeiras de rodas são utilizadas por milhões de pessoas ao redor do mundo, seja permanente ou esporadicamente, para deslocamento de indivíduos que têm a mobilidade de seus membros inferiores reduzida ou totalmente incapacitada. Porém, a locomoção com cadeiras de rodas manuais é considerada de baixa eficiência, principalmente devido a aspectos biomecânicos desfavoráveis durante a propulsão. Devido às suas características ergonômicas, isto é, o posicionamento do usuário em relação à cadeira e a forma de propulsão em cadeiras de rodas manuais tradicionais exige esforço muscular elevado e impõe carregamentos excessivos às estruturas articulares dos membros superiores, particularmente a do ombro, levando a lesões e dores nos membros superiores e na coluna da maioria dos cadeirantes. Estudos experimentais e, em menor proporção, investigações computacionais têm contribuído para a compreensão dos fenômenos e esforços que ocorrem durante a propulsão. Estes estudos tem permitido a formulação de recomendações para os ajustes de cadeiras de rodas, o desenvolvimento de novos tipos de equipamentos e a sugestão de novas técnicas de propulsão. Este trabalho propõe um modelo do sistema cadeira de rodas-cadeirante durante o fase de propulsão que integra modelos mecânicos da cadeira de rodas e do sistema esquelético do membro superior e um modelo complexo do sistema musculoesquelético do membro superior extraído do programa aberto OpenSim.. O modelo permite a determinação das ativações e forças musculares durante a fase de propulsão para diferentes parâmetros de ajuste da cadeira de rodas, inclinações do pavimento e forças resistivas a partir da prescrição de uma velocidade constante da cadeira de rodas. As ativações musculares são determinadas resolvendo-se um problema de otimização estática. Dois estudos foram realizados utilizando o modelo e a abordagem propostos. No primeiro estudo, realizou-se uma investigação da influência do posicionamento relativo entre ombro e roda traseira no esforço de propulsão. Os resultados indicam que um posicionamento do ombro mais inferior e anterior à roda traseira da cadeira é mais favorável do ponto de vista puramente biomecânico quando comparado ao posicionamento típico utilizado em cadeiras de rodas manuais. No segundo estudo, investigou-se a influência da velocidade da cadeira no esforço de propulsão. Os resultados mostram que as forças inerciais associadas à aceleração dos braços têm uma influência negativa importante sobre o esforço, mais importante ainda que a influência deletéria da relação força-velocidade dos músculos.