Sistema modular de controle aplicado ao desenvolvimento de órtese ativa para mão humana

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Duarte, Marcello Claudio de Gouvêa
• 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: Active orthosis; Artrite Reumatoide; Avaliação de membros superiores; Controle de impedância; Eletrônica embarcada; Embedded electronics; Impedance control; Órtese ativa; Reabilitação robótica; Rheumatoid arthritis; Robotic rehabilitation; Upper limb evaluation
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-13082020-112036/

Este trabalho de pesquisa insere-se no campo da reabilitação robótica de membros superiores. É, portanto, de caráter multidisciplinar. A motivação do trabalho foi a aplicação da tecnologia robótica à uma órtese dinâmica projetada para artrite reumatoide tendo-se como objetivo ampliar a capacidade de movimentação de extensão das articulaçoes da mão em relação àquela obtida com as órteses não atuadas (não controladas), e permitir a customização com base no desenvolvimento em ciclos de otimização. Neste sentido aplicou-se técnicas de controle de interação consagradas como o controle de impedância à junta de flexo-extensão dos dedos, parametrização ao projeto das partes mecânicas não comerciais da órtese, e manufatura flexível para a sua construção. A parametrização adotada para a definição da geometria da órtese permitiu reduzir o tempo do projeto mecânico auxiliado por computador. Com a sua combinação à manufatura aditiva foi possível realizar ciclos de otimização do projeto quanto a: i) ergonomia; ii) resistência e durabilidade; iii) transmissão entre junta e atuador; e iv) sintonia dos parâmetros do controle de impedância. A cada ciclo de otimização pode-se observar o aumento da amplitude dos movimentos de extensão dos dedos (unidos em peça de dedais fixos) do cliente voluntário, melhoria no funcionamento da transmissão dos atuadores, aumento do conforto e facilidade no vestir, de acordo com relatos de voluntários. A Órtese objeto deste trabalho é do tipo Longa auto Articulada projetada para a correção do Desvio Ulnar dos dedos das mãos, a OLADU. A OLADU foi equipada com um atuador e passou a ser chamada OLADUi. O atuador tem a função de auxiliar o movimento de extensão da articulação dos dedos somando esforços à iniciativa de mobilidade do cliente voluntário nos seus exercícios de reabilitação. A estratégia de controle de impedância se adequa dinamicamente a ação ditada pelo usuário. Quando ele inicia um movimento de extensão dos dedos o atuador é ligado e o ajuda proporcionalmente à sua dificuldade em cumprir esta tarefa. Na posterior flexão dos dedos de volta à posição inicial o atuador é desligado e ele realiza o movimento de retorno por sua própria conta. O conjunto eletrônico do controlador foi modularizado e embarcado resultando numa única e pequena caixa (5,5 x 8,5 x 11,5 cm). Esta caixa é ligada por um único cabo ao atuador que está fixo à estrutura da órtese. Isto permite boa mobilidade ao cliente voluntário portador do sistema modular órtese-controlador da OLADUi. O processo tem aprovação de comitê de ética em pesquisa. Um ganho em extensão nos exercícios padrão de flexo-extensão com a órtese robótica foi verificado em testes com voluntário portador da artrite reumatoide com o desvio ulnar dos dedos. O sistema de controle da OLADUi mostrou-se promissor quanto a sua utilização como ferramenta de colaboração para a recuperação de indivíduos acometidos pela artrite reumatoide.