Marcha bípede e estabilidade de postura: avaliação e controle de robôs, exoesqueletos e humanos.

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Americano, Pedro Parik
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bioinspired control; Bipedal robots; Capture point; Central pattern generators; Controle (Teoria de sistemas e controle); Gait stability; Human-on-the-loop control; Inteligência artificial; Interção homem-máquina; Lower-limb exoskeletons; Machine learning; Marcha (Locomoção); Minimal sensing; Predicted step viability; Robótica; Robust control; Trajectory planning
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-16012026-112107/

O objetivo deste trabalho é desenvolver ferramentas generalizáveis para avaliar e garantir a estabilidade da marcha bípede e do controle postural em robôs, exoesqueletos e humanos. Inicialmente, estudou-se o uso de um exoesqueleto passivo para investigar a influência da massa e da inércia adicionais, o que motivou a criação de um protocolo mínimo de avaliação com sensores não invasivos, posteriormente aprimorado com aprendizado de máquina para estimar o centro de pressão a partir de câmeras e classificar a estabilidade da marcha. Foram também implementados controladores robustos de baixo nível e um planejador de trajetória baseado em Capture Point, N-Step Capturability e Predicted Step Viability, avaliados em simulações com modelos atuados e subatuados frente a incertezas, irregularidades e perturbações externas. Em paralelo, desenvolveram-se algoritmos bioinspirados de CPGs para adaptação não supervisionada da marcha em simulações e testes com humano no circuito. Por fim, propôs-se um planejador de trajetórias modular e baseado em inteligência artificial capaz de aplicar critérios complexos em tempo real, escolhendo estados-alvo e trajetórias de forma personalizada. Os resultados demonstram uma estrutura completa e adaptável tanto para avaliar quanto para aprimorar a estabilidade da locomoção bípede.