Regeneração de energia aplicada à prótese de pé Oliveira Foot® : modelagem matemática e simulações

Abstract

O presente trabalho tem por objetivo quantificar a potência instantânea disponível do contato da prótese de pé Oliveira Foot® com o solo por meio do método de Regeneração de Energia ou Energy Harvesting, uma técnica capaz de captar a energia disponível no ambiente em análise para seu eventual armazenamento ou posterior uso. É uma alternativa viável e inovadora que permite suprir a necessidade de pequenas demandas, visto que é um processo de captação de mínimas quantidades de energia a partir de uma ou mais fontes de energias alternativas. Para tal, foi utilizado o modelo análogo massa-mola e amortecedor como meio de captura da energia mecânica do contato pé-solo, juntamente com a análise matemática do mesmo. A técnica Bond Graph (via espaços de estados) auxilia no entendimento do fluxo de energia entre os sistemas além de permitir uma abordagem dinâmica não linear. Por meio desta técnica foi possível comprovar a estabilidade do sistema por meio de diagramas de Bode e de Root Locus com a intenção de validar o modelo matemático deste trabalho. Os resultados obtidos com a metodologia fenomenológica e de análise Bond Graph são equivalentes e, portanto, considerados válidos para aplicação. Por fim, este projeto apresenta uma solução inovadora para a geração de energia pois, através da modelagem matemática e por análise Bond Graph foi possível obter uma potência instantânea na ordem de 186 𝑊.