Contribuições na modelagem dinâmica e no controle neural de um braço robótico com elos flexíveis

Em geral, estruturas espaciais e manipuladores robóticos leves têm uma característica similar e inerente que é a flexibilidade. Esta característica torna a dinâmica do sistema muito mais complexa e com maiores dificuldades para a análise de estabilidade e controle. Então, braços robóticos bastantes leves, com velocidade elevada e potencia limitada devem considerar o controle de vibração causada pela flexibilidade. Por este motivo, uma estratégia de controle é desejada não somente para o controle do modo rígido mas também que seja capaz de controlar os modos de vibração do braço robótico flexível. Também, redes neurais artificiais (RNA) são identificadas como uma subespecialidade de inteligência artificial. Constituem atualmente uma teoria para o estudo de fenômenos complexos e representam uma nova ferramenta na tecnologia de processamento de informação, por possuírem características como processamento paralelo, capacidade de aprendizagem, mapeamento não-linear e capacidade de generalização. Assim, neste estudo utilizam-se RNA na identificação e controle do braço robótico com elos flexíveis. Esta tese apresenta a modelagem dinâmica de braços robóticos com elos flexíveis, 1D no plano horizontal e 2D no plano vertical com ação da gravidade, respectivamente. Modelos dinâmicos reduzidos são obtidos pelo formalismo de Newton-Euler, e utiliza-se o método dos elementos finitos (MEF) na discretização dos deslocamentos elásticos baseado na teoria elementar da viga. Além disso, duas estratégias de controle têm sido desenvolvidas com a finalidade de eliminar as vibrações devido à flexibilidade do braço robótico com elos flexíveis. Primeiro, utilizase um controlador neural feedforward (NFF) na obtenção da dinâmica inversa do braço robótico flexível e o calculo do torque da junta. E segundo, para obter precisão no posicionamento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Nonlinear dynamics and control strategies: On a energy harvester vibrating system with a linear form to non-ideal motor torque

In this paper, we deal with the research of a vibrating model of an energy harvester device, including the nonlinearities in the model of the piezoelectric coupling and the non-ideal excitation. We show, using numerical simulations, in the analysis of the dynamic responses, that the harvested power is influenced by non-linear vibrations of the structure. Chaotic behavior was also observed, causing of the loss of energy throughout the simulation time. Using a perturbation technique, we find an approximate analytical solution for the non-ideal system. Then, we apply both two control techniques, to keep the considered system, into a stable condition. Both the State Dependent Ricatti Equation (SDRE) control as the feedback control by changing the energy of the oscillator, were efficient in controlling of the considered non-ideal system.

Carbon Film Coating of Abutment Surfaces: Effect on the Abutment Screw Removal Torque

Purpose: To evaluate the effect of diamond-like carbon (DLC) coating of prefabricated implant abutment on screw removal torque (RT) before and after mechanical cycling (MC).Materials and Methods: Fifty-four abutments for external-hex implants were divided among 6 groups (n = 9): S, straight abutment (control); SC, straight coated abutment; SCy, straight abutment and MC; SCCy, straight coated abutment and MC; ACy, angled abutment and MC; and ACCy, angled coated abutment and MC. The abutments were attached to the implants by a titanium screw. RT values were measured and registered. Data (in Newton centimeter) were analyzed with analysis of variance and Dunnet test (alpha = 0.05).Results: RT values were significantly affected by MC (P = 0.001) and the interaction between DLC coating and MC (P = 0.038). SCy and ACy showed the lowest RT values, statistically different from the control. The abutment coated groups had no statistical difference compared with the control. Scanning electron microscopy analysis showed DLC film with a thickness of 3 mm uniformly coating the hexagonal abutment.Conclusion: DLC film deposited on the abutment can be used as an alternative procedure to reduce abutment screw loosening.

Satélites estabilizados por rotação e torque de radiação solar direta

The aims of this work are to analyze the direct solar radiation pressure torque (TPRS) in the rotational motion of spin-stabilized artificial satellites, to numerically implement these solutions and to compare the results with real data of the Brazilian Satellite Data Collection – SCD1 and SCD2, supplied by INPE. The mathematical model for this torque is determined for a cylindrical satellite, and the components of this torque are determined in a fixed system in the satellite. An analytical solution for the spin motion equations is proposed, in which TPRSD does not affect the spin velocity of the satellite. Two approaches are adopted in the numerical implementation of the developed theory: the first one considers the proposed theory and the second introduces a variation in the spin velocity based on its real variation. The results obtained indicate that the solar radiation pressure torque has little influence in the right ascension and declination axis of rotation due to the small dimension of the satellite and altitude in which it is found. To better validate the application of the presented theory, the angular deviation of the spin axis and solar aspect angle were also analyzed. The comparison of the results of the approaches conducted with real data show good precision in the theory, which can be applied in the prediction of the rotational motion of the spin-stabilized artificial satellites, when others external torques are considered besides the direct solar radiation pressure torque

Órtese de tornozelo: efeito sobre a razão de pico torque muscular eversor excêntrico/inversor concêntrico do tornozelo durante simulação do basquetebol

The ankle sprains represent the most common injuries in sports and basketball. In this sense, the use of ankle bracing and strength capacity analysis of the ankle evertor and invertor muscles, have been suggested as preventive measures and important tools for identifying risk factors associated with ankle sprains. However, questions still persist as to effect of the use ankle bracing on biomechanical variables related to the stability of the ankle. For this reason, this study aims to analyze the effect of the use of ankle bracing on peak torque (PT) of ankle evertor and invertor muscles and on eccentric evertor/concentric invertor torque ratio (EVEECC/INVCON), during the basketball match-play simulation. Ten healthy college basketball players, without mechanics or functional ankle instability performed a laboratory-based protocol representative of work rates observed during basketball match-play, in two different situations, with and without use of ankle bracing. The test was composed of a succession of intermittent physical effort equally distributed in four periods of 10 minutes each, considering the mechanical and physiological demands of a basketball match-play. Prior to the start of the trial (Evaluation 1) and after 2° (Evaluation 2) and 4° (Evaluation 3) periods, the subjects performed five maximal isokinetic concentric and eccentric contractions of ankle invertor and evertor muscles, separated by two minutes rest, at 60 °/s and 120 °/s. After testing for normality of data distribution with the Shapiro-Wilk test, was used the ANOVA repeated measures for two factors and post-hoc Bonferroni test for comparison of variables between assessments. Was adopted p < 0.05. There was no significant difference for PT and EVEECC/INVCON torque ratio between assessments. There was a decrease in PT EVEECC at 60º/s and 120º/s for the ...(Complete abstract click electronic access below)

Reprodutibilidade do pico de torque isocinético e da taxa de desenvolvimento de força dos músculos rotadores internos do ombro em nadadores

A natação é um esporte praticado em um meio que oferece grande resistência ao deslocamento do atleta que necessita realizar grande força com a articulação do ombro durante as braçadas sendo, desse modo, de fundamental importância a avaliação da força desta articulação. São poucos os estudos que avaliam a força desta articulação em nadadores visando o desempenho esportivo. OBJETIVO: Verificar a reprodutibilidade do pico de torque (PT) e da taxa de desenvolvimento de força (TDF) dos rotadores internos do ombro em nadadores. MÉTODOS: Foram analisados 10 nadadores que realizaram 5s de contração isométrica, 5 contrações concêntricas em baixa velocidade (60°/s), e 5 contrações concêntricas em alta velocidade (180°/s). Foram determinados o PT e a TDF dos membros dominante e não-dominante. Após um intervalo de uma semana, os indivíduos foram testados novamente, sob as mesmas condições do primeiro teste, e foi avaliado o grau de confiabilidade. RESULTADOS: Os valores de PT foram similares entre as tentativas (p > 0,05). O coeficiente de correlação intraclasse (CCI) do PT isométrico foi de 0,76 e 0,85 (p < 0,05), na contração isocinética a 60º/s foi de 0,56 (p > 0,05) e 0,90 (p < 0,05) e na contração isocinética a 180º/s foi de 0,84 e 0,76 (p < 0,05), para o membro dominante e não dominante respectivamente. A TDF pico não foi significantemente diferente entre os testes para ambos os membros (p > 0,05), porém não houve correlação significante entre os testes para ambos os membros (p > 0,05). CONCLUSÃO: Conclui-se que o teste isocinético de rotação interna do ombro em nadadores apresenta boa reprodutibilidade para a determinação do PT. Não foi observada boa reprodutibilidade para a TDF pico, provavelmente pelo baixo número de voluntários

Análise da influência do torque de montagem na resistência de parafusos de fixação

Whereas the assembly torque calculation has great importance on efficiency and life of bolts, the objective of this study was to analyze the combined stresses during assembly, the friction coefficient, compare the rupture torque results with the indicated torques by standards and to present a new torque method without the stress combination (shear stress and normal stresses). For this study were carried eighteen tests with different diameters and materials, this bolts were undergoing five ranges torque until the breaking torque. With the experimental rupture torque values for each test and with the bolt quality certificate was possible to calculate the friction coefficient so compared with the theory. Another comparison was the experimental rupture torque with assembly torque indicated by NBR-8800 and ASME-PCC. The main conclusion are related to combined stress, because for this factor can fail at the assembly time, so for in some cases must use the tensioning method, because in this method won't be present torsional stresses

Efeito protetor após sessões de exercício excêntrico: comparação entre membros superiores e inferiores

The objective of the present study was to compare in which part (lower limb or upper limb) the repeated bout effect has the greatest magnitude. Twelve males individuals with no recent (6 months) experience with resisted training participated in this study. The subjects were randomly divided into two groups (legs and arms) and came to the laboratory 5 times. 1st) adaptation to the dynamometer. 2nd) to perform one bout of eccentric exercise (EE) and provide markers such as isometric peak torque (IPT), delayed onset muscle soreness (DOMS) (both collected before and after the bout) and concentration of the creatine kinase (CK) enzyme in the blood (only before the bout). 3rd) 48 after the first bout the same markers were collected again. After 14 days, the methodologies used in the 2nd and 3rd visits to the laboratory were repeated respectively to determine the repeated bout effect. A significant decrease of IPT and a significant increase of CK and DOMS were found immediately after and 48 hours after the first bout of EE for the arms group. The legs group showed a significant increase in CK (48 hours after the EE) and DOMS (immediately after the EE) resulting from the first bout. In the arms group, the second bout did not cause significant increase in CK or DOMS on any of the situations, however, it provoked a decrease in force production immediately after the EE. The legs group showed a significant increase of DOMS immediately after the second bout of EE, which caused no significant increase in CK. The only marker in which the repeated bout effect happened for both groups was CK. No significant difference was found between the protections for both groups. Taking into account the results, it’s been discussed whether there is a relation between the susceptibility to muscle damage and the repeated bout effect, and also...(Complete abstract click electronic access below)

Efeitos de uma partida sobre o pico de torque funcional e convencional nos músculos isquiotibiais e quadríceps de jogadores de futebol de salão com e sem desequilíbrio muscular

Introdução – Uma das causas mais prováveis de lesões esportivas está relacionada aos desequilíbrios musculares e a fadiga muscular, que é evidenciada no decorrer de um jogo de futebol, principalmente no final do jogo. Esta pode ser avaliada através da comparação da força de contração máxima antes e após o exercício. A fadiga produzida durante o jogo diminui a força muscular concêntrica e excêntrica de flexores e extensores do joelho podendo aumentar a incidência de lesões. Objetivo - Avaliar o efeito de uma partida sobre o pico de torque funcional e convencional nos músculos isquiotibiais e quadríceps de jogadores de futebol de salão com e sem desequilíbrio muscular. Método – Oito jogadores de futebol de salão do gênero masculino, com idade entre 18 e 24 anos, fizeram três visitas ao laboratório: 1ª foram realizadas a antropometria e adaptação aos equipamentos; 2ª teste máximo no dinamômetro isocinético para determinar a razão do pico de torque funcional e convencional nos músculos isquiotibiais e quadríceps; 3ª idem ao 2ª, após a partida de futebol de salão. Análise estatística – através das médias ± DP dos dados obtidos foi utilizado o teste t para amostras dependentes e o Mann Whitney para comparação do pico de torque antes e após a partida de futebol de salão e para comparação da relação flexor/extensor pré e pós- esforço, respectivamente. Em ambos os testes foram adotado um nível de significância de p < 0,05. Resultados - Não foram encontradas diferenças significantes entre os grupos de atletas com desequilíbrio muscular na perna dominante (GD) e grupo equilíbrio (GE) e para os extensores e flexores do GD e GE nas condições Con60. Através do Mann Whitney foram encontradas diferenças...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Testes funcionais, torque isocinético em inversão e eversão e capacidade de reposicionamento articular: um estudo sobre a estabilidade dinâmica do tornozelo

Introdução: A lesão mais comumente encontrada na população ativa é a entorse de tornozelo. Cerca de 40% destes casos continuam a manifestar sensação de instabilidade articular mesmo após a fase aguda da lesão, caracterizando a instabilidade funcional do tornozelo (IFT). A IFT está relacionada com déficits proprioceptivos e redução na capacidade de produção de força e potência muscular. Haja vista que o basquetebol é um esporte com grande incidência de lesões no tornozelo faz-se necessário o entendimento de métodos de avaliação de baixo custo, que possam contribuir para a prevenção deste tipo de lesão em atletas. Objetivo: Nesse sentido, o presente estudo, tem como objetivo identificar os parâmetros de torque, atividade eletromiográfica, senso de reposicionamento articular e a pontuação em teste funcional em jogadoras de basquetebol com tornozelo estável. Correlacionar os valores de torque, atividade eletromiográfica e do senso de reposionamento articular com a pontuação dos testes funcionais em individuos saudáveis. Método: Participaram deste estudo 6 atletas do gênero feminino praticantes do basquetebol com idade entre 18 e 25 anos. As voluntárias realizaram os seguintes testes: torque isocinético concêntrico em inversão (INV) e eversão (EVE) nas velocidades de 60º e 120º, cinco testes funcionais e teste de reposicionamento articular com os ângulos-alvo de 10º e 20º de inversão. Após a verificação da normalidade de distribuição dos dados com o teste Shapiro-Wilk, utilizou-se o teste de Correlação Spearman para verificar a correlação dos testes funcionais com o pico de torque, o sinal EMG e o reposicionamento articular. Resultados: Não foi encontrados resultados esperados no estudo, exceto na correlação negativa para os valores de RMS do TA na velocidade de 120º nas contrações isocinética...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Reprodutibilidade do pico de torque do músculo tríceps braquial em nadadores treinados

A natação é um esporte praticado em meio líquido o que a torna muito dependente da técnica do nadador, pelo fato de apresentar maior resistência quando comparado com o meio terrestre. A força muscular, composição corporal e a técnica do nado são alguns fatores determinantes para a melhora do desempenho esportivo do atleta. Sendo assim, a capacidade de gerar força propulsiva e minimizar a resistência ao meio líquido são altamente influenciadoras do desempenho nesta modalidade. Um dos principais músculos utilizados na propulsão da braçada do nado crawl é o tríceps braquial o qual é responsável pela extensão do cotovelo. O nível de força dos membros dominante e não dominante também pode influenciar no desequilíbrio muscular dos nadadores e consequentemente na propulsão do atleta. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi analisar a reprodutibilidade de pico de torque (PT) durante as contrações isométrica e isocinética concêntrica em diferentes velocidades do músculo tríceps braquial nos membros dominante e não dominante em nadadores. Participaram do estudo nadadores velocistas e meio fundistas do gênero masculino, com idade entre 18 e 28 anos, com experiência no mínimo de 3 anos na modalidade. Os voluntários foram solicitados a comparecer no laboratório em 3 ocasiões em dias diferentes. Primeiramente para obter as medidas antropométricas (massa, estatura, envergadura e dobras cutâneas) e logo em seguida foi feita a familiarização ao teste isométrico e isocinético no dinamômetro. Nas próximas visitas os atletas realizaram no dinamômetro isocinético, o teste máximo para determinação do PT da contração isométrica e isocinéticas concêntricas em diferentes velocidades. O procedimento foi realizado duas vezes em dias diferentes. O teste para determinação do PT isométrico e isocinético foi realizado de forma aleatória... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Influência do alongamento prévio no pico de torque e na taxa de força em exercício de contração isométrica

The objective of this study was to investigate the influence of previous active static stretch on the isometric peak torque (PT) and rate of force development (RFD) measured from different time intervals from the beginning of muscle contraction. Participated of this study 15 male individuals, apparently healthy, with ages between 18 and 25 years, without regular physical activity practice. The individuals were submitted in different days to the following tests: 1) Familiarization session to the isokinetic dynamometer; 2) Two maximal isometric concentric contractions for knee extensors in isokinetic dynamometer to determine PT and RFD (Control), and; 3) Two active static stretching exercises for the dominant leg extensors (10 x 30 s for each exercise, with 20 s of rest). After the stretching, the isokinetic test was repeated (Post-Stretching). The conditions 2 and 3 were performed in random order. The RFD was considered as the mean slope of the moment-time curve at time intervals of 0-30, 0-50 and 0-100ms relative to the beginning of muscle contraction. It was verified significant reduction for both maximal RFD and PT after the stretching (p < 0.05). At intervals of 0- 30ms, 0-50ms and 0-100ms, the RFD at the conditions with stretching was similar to the RFD without stretching (p > 0.05). At intervals of 0-150ms and 0-200ms, the RFD obtained at the contraction without stretching was significantly higher that that obtained at the contraction with stretching (p < 0.05). It can be concluded that the static stretching, performed with duration of 600 s diminish isometric PT, maximal RFD and RFD measured at late phase (> 100 ms) of muscle contraction.

A influência do alongamento prévio no pico de torque e na taxa de desenvolvimento de força

The objective of this study was to investigate the influence of previous active static stretch on the peak torque (PT) and rate of force development (TDF) during isokinetic concentric contractions at 60 and 180.s-1 in active individuals. Twelve active subjects with ages between 18 and 30 years participated of this study. The individuals were submitted in different days to the following tests: 1) Familiarization session to the isokinetic dynamometer; 2) Five maximal isokinetic concentric contractions for knee extensors at each angular velocity (60 and 180.s-1) to determine PT and TDF (Control), and; 3) Two active static stretching exercises for the dominant leg extensors (10 x 30 s for each exercise, with 20 s of rest). After the stretching, the isokinetic test was repeated (Post-Stretching). The conditions 2 and 3 were performed in random order. There was no significant modification after the stretch exercises on the PT, angle and time at which the PT was attained, at 60 and 180º.s-1. In the same way, there was no significant modification on the TDF and angle at which the maximal TDF was attained in both angular speeds. In other way, the time to attain maximal TDF (TTDF) at 180º.s-1 was significantly lower after the stretching (Pre - 98.3 ± 27.5 ms and Post - 86.6 ± 30.2 ms). There was significant modification on the torque (60 and 180º.s-1) and time (60º.s-1) at different delta of angle variations, obtained at 60º.s-1 at Control and Post-Stretching conditions. However, there was significant reduction of time after the stretching exercises on delta of angle variations of 90-88º (Pre - 46.6 ± 6.5 ms and Post - 44.1 ± 5.1 ms), 88-85º (Pre - 65.8 ± 7.9 ms and Post - 63.3 ± 4.9 ms) and 85-80º (Pre - 93.3 ± 7.7 ms and Post - 90.0 ± 4.2 ms) at 180º.s-1. With base on these data, it is possible to conclude that PT and TDF do not modify after static stretching, irrespectively on the speed...(Complete abstract click electronic access below)

Equilíbrio muscular e pico de torque após jogo de futsal

Indoor soccer is a modality of sport similar to football, which is accompanying an increasing of the number of participants. With the growth of this sport, increased as well the number of injuries, which has been requiring greater attention and care from the health professionals. AIMS: To investigate the functional balance before and after an indoor soccer game and analyze the maximum force before and after the game, in order to verify if there is a great loss of muscle strength of knee flexors and extensors during the game. METHODS: The study included seven amateur soccer players. The isokinetic evaluation was made using the Biodex 3 isokinetic dynamometer at velocities of 60°/s and 180°/s with five repetitions at each velocity for each leg. Further, the study analyzed the peak torque of each leg at each speed of the extensor muscles and flexor concentric and eccentric. RESULTS: Compared to the peak torque before and after the game, there were no significant differences. At 60°/s in the non-dominant leg, peak torque decreased after the game of the extensor concentric and eccentric. In the dominant leg there was a decrease of peak torque in eccentric flexion at 60°/s and concentric flexion to 180°/s. Comparing the peak torque between dominance, there was any significant differences in speed. However, in eccentric flexion at 60°/s before the match there was a significant difference. The peak torque of the dominant leg showed better results than the non-dominant leg. Regarding the functional balance there was no statistically significant differences between the muscles involved. CONCLUSION: From the results achieved, it is possible to conclude that the peak torque of flexor eccentric decreases depending on the length of the exercise. This muscle is stronger in the dominant leg, comparing to the non-dominant leg

Efeito do recobrimento de filmes de carbono tipo diamante depositados a plasma na manutenção do torque de parafusos protéticos

Pós-graduação em Odontologia Restauradora - ICT