Dispositivo de acoplamento bioinspirado para comutação de acionamentos em juntas robóticas e de exoesqueletos.

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Cortez Junior, Milton Peres
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Biomecânica; Biomechanics; Lower limbs; Membros inferiores; Robótica; Robotics
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-24102023-121948/

Pesquisas acerca do desenvolvimento e utilização de exoesqueletos robóticos têm se intensificado nas últimas décadas. Seu uso como ferramenta para o aumento das capacidades humanas já estende-se além do campo da pesquisa, sendo possível verificar sua aplicação em setores médicos e militares. Contudo, ainda existem diversos desafios tecnológicos referentes à autonomia das fontes de energia e relação peso-potência dos atuadores, tornando necessário o desenvolvimento de mecanismos de alta eficiência, capazes de poupar energia aproveitando a dinâmica dos movimentos. Assim, esta pesquisa tem como objetivo, desenvolver um dispositivo baseado na biomecânica da marcha humana, que permita um melhor gerenciamento energético nas juntas de exoesqueletos e robôs, alternando entre comportamentos ativos e passivos ao longo da marcha. Realizou-se, extensiva pesquisa quanto à anatomia dos membros inferiores, biomecânica da marcha humana e atual estado de desenvolvimento dos exoesqueletos existentes. Permitindo assim, a elaboração do projeto conceitual e a definição dos requisitos funcionais. Posteriormente, estudaram-se abordagens mecânicas que possibilitassem a construção do dispositivo em conformidade com o projeto conceitual e com os requisitos estabelecidos. Então, utilizando-se softwares de CAD 3D, conduziu-se o projeto mecânico dos acoplamentos, bem como, dos demais subsistemas. Dimensionaram-se as respectivas geometrias e materiais conforme critérios analíticos, verificados posteriormente, com o auxilio de software de elementos finitos. Fabricaram-se os componentes e montou-se o protótipo do dispositivo. O mecanismo projetado e fabricado compõe-se de um elemento elástico, uma polia e um sistema de acoplamentos. A mola armazena a energia durante as fases dissipativas da marcha, enquanto que a polia permite o acionamento ativo da junta. Ao sistema de acoplamentos cabe a tarefa de gerenciar os instantes dos acionamentos da mola e polia, sendo capaz de acioná-los em conjunto ou individualmente, conforme a necessidade biomecânica da junta. Por fim, elaboraram-se testes funcionais para a avaliação do desempenho do dispositivo e fabricou-se uma bancada de testes, que será utilizada posteriormente para identificação do sistema.