Análise dinâmica de um exoesqueleto de membros inferiores utilizado no contexto de reabilitação de indivíduos com lesão medular

Abstract

Dentro do contexto da utilização de exoesqueletos para a reabilitação de pacientes com lesão medular há uma diversificação na utilização de atuadores para promover e controlar os movimentos da marcha humana. Para se estudar a utilização de atuadores, elementos passivos e semi-ativos alternativos é necessário o conhecimento dos torques atuantes nas juntas dos membros inferiores para um ciclo da marcha. O objetivo desse trabalho é justamente obter os torques necessários nas articulações dos membros inferiores (quadril, joelho e tornozelo) no âmbito de uma marcha de reabilitação (velocidade 0,3 m/s) e usá-los para a seleção de forma otimizada dos atuadores a serem usados em um exoesqueleto a ser desenvolvido. Visando estudar a influência da aceleração do quadril na dinâmica do sistema, dois modelos dinâmicos foram desenvolvidos. O primeiro considera o quadril um referencial inercial e o segundo considera a sua aceleração durante a marcha, sendo que ambos foram implementados através de rotinas no software MATLAB. Realizou-se a análise da dinâmica direta e inversa de uma marcha sadia apresentada na literatura com a finalidade de validar e estudar as limitações dos modelos propostos e posteriomente aplicou-se dados cinemáticos medidos experimentalmente para o obtenção de padrões de torque na marcha de reabilitação para as articulações dos membros inferiores. Os padrões gerados pelos dois modelos distintos foram comparados e, posteriormente, o mais fiel a realidade foi usado para a seleção otimizada dos atuadores do exoesqueleto desenvolvido.