Geração de padrão de marcha adaptável para uma órtese ativa de membros inferiores

Atualmente com o crescente aumento de dispositivos robóticos destinados para aplicação na área de mobilidade de pessoas que sofreram algum tipo de lesão medular, se faz necessário desenvolver novas ferramentas para tornar tais equipamentos mais adaptáveis, seguros e autônomos. Para que as órteses robóticas que auxiliam na locomoção de pessoas paraplégicas possam desempenhar sua função, estas devem ser capazes de reproduzir os movimentos perdidos com o máximo de fidelidade e segurança em ambientes que eventualmente possam conter obstáculos de diferentes tipos como buracos, escadas e calçadas. As órteses robóticas para membros inferiores têm a capacidade de caminhar, subir e descer degraus, todavia, esses movimentos, na maioria das vezes, não se adaptam ao ambiente, sendo assim, para uma órtese robótica que foi projetada para subir um degrau com uma determinada altura ao se deparar com um degrau maior provavelmente não conseguirá realizar essa tarefa com a mesma segurança. Para solucionar esse e outros problemas, esse trabalho apresenta um Sistema de Auxílio à Locomoção (SAL) dotado de um planejador de passos e um gerador de referências angulares com características antropomórficas para a órtese robótica Ortholeg. O SAL utiliza dados antropométricos do usuário para gerar um padrão de marcha personalizado, dessa forma, a órtese em questão é capaz de adaptar o tamanho do passo para não colidir com obstáculos presentes no ambiente e transpor buracos com diversos tamanhos, subir e descer escadas e calçadas com diferentes valores de altura e comprimento. Para desenvolver o sistema de auxílio à locomoção foram adaptadas técnicas de planejamento de caminho, usadas a princípio em robôs bípedes. São apresentados vários experimentos que mostram a órtese Ortholeg realizando alguns movimentos com características antropomórficas para diferentes distâncias de caminhada e três tipos de obstáculos: degrau, buraco e calçada. A autonomia adquirida com a utilização do sistema de planejamento apresentado facilita a utilização de órteses robóticas como também garante uma maior segurança ao usuário.

Caracterização do ciclo da marcha em amputado transtibial com prótese inteligente

This work presents an application of optical fiber sensors based on Bragg gratings integrated to a transtibial prosthesis tube manufactured with a polymeric composite systrem of epoxy resin reinforced with glass fiber. The main objective of this study is to characterize the sensors applied to the gait cycle and changes in the gravity center of a transtibial amputee, trough the analysis of deformation and strengh of the transtibial prosthesis tube. For this investigation it is produced a tube of the composite material described above using the molding method of resin transfer (RTM) with four optical sensors. The prosthesis in which the original tube is replaced is classified as endoskeletal, has vacuum fitting, aluminium conector tube and carbon fiber foot cushioning. The volunteer for the tests was a man of 41 years old, 1.65 meters tall, 72 kilograms and left-handed. His amputation occurred due to trauma (surgical section is in the medial level, and was made below the left lower limb knee). He has been a transtibial prosthesis user for two years and eight months. The characterization of the optical sensors and analysis of mechanical deformation and tube resistance occurred through the gait cycle and the variation of the center of gravity of the body by the following tests: stand up, support leg without the prosthesis, support in the leg with the prosthesis, walk forward and walk backward. Besides the characterization of optical sensors during the gait cycle and the variation of the gravity center in a transtibial amputated, the results also showed a high degree of integration of the sensors in the composite and a high mechanical strength of the material.

Analysis of the footprint in school age of 8-10 years old

Biomechanical problems in children, is an important subject currently, existing controversy in different areas, for example, the majority of children have a flattened footprint, or the hypermobility joint is linked to a musculoskeletal pain. The objective of the study was to determine what kind of footprint is most frequent in school-age children (8-10 years) in the area of Plasencia. This was taken as a sign 50 children, of whom 28 were males and 22 females. All the subjects in the study underwent an assessment of footprint planted in static as well as an exploration of different parameters through inspection in a standing position (formula digital, rearfoot). The results show that excavated footprint is present in a 72% cases of the population, 16% was belonging to an excavated footprint in which we find a higher percentage of weight related.For the digital formula we find that the most common is the Egyptian foot by 40% of the cases and that the prevalence in the rearfoot, is a normal hindfoot. In relation with the hypermobility joint, we check that it is more common in girls and that none of them presents an association to musculoskeletal pain. As a future line we could establish a more comprehensive study with new techniques and valuingchild’s statics and dynamics, to have a more accurate study of the different variables in the sample population studied.

Desenvolvimento de Uma Órtese Ativa Para os Membros Inferiores Com Sistema Eletrônico Embarcado

This work presents the development of a prototype of an intelligent active orthosis for lower limbs whit an electronic embedded system. The proposed orthosis is an orthopedical device with the main objective of providing walking capacity to people with partial or total loss of lower limbs movements. In order to design the kinematics, dynamics and the mechanical characteristics of the prototype, the biomechanics of the human body was analized. The orthosis was projected to reproduce some of the movements of the human gait as walking in straight forward, sit down, get up, arise and go down steps. The joints of the orthosis are controlled by DC motors equipped with mechanical reductions, whose purpose is to reduce rotational speed and increase the torque, thus generating smooth movements. The electronic embedded system is composed of two motor controller boards with two channels that communicate with a embedded PC, position sensors and limit switches. The gait movements of the orthosis will be controlled by high level commands from a human-machine interface. The embedded electronic system interprets the high level commands, generates the angular references for the joints of the orthosis, controls and drives the actuators in order to execute the desired movements of the user

Estudo de um modelo dinâmico para avaliação física do corpo humano

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Avaliação em gestantes: aspectos clínicos e funcionais

Pós-graduação em Fisioterapia - FCT

Determinação das alterações biomecânicas de idosos caidores e não caidores submetidos a protocolo incremental de fadiga

Pós-graduação em Fisioterapia - FCT

Efeito da tarefa dupla na variabilidade do andar livre e adaptativo de pacientes com demência de Alzheimer

O objetivo do estudo foi analisar o efeito da tarefa dupla na variabilidade do andar livre e adaptativo em pacientes com demência de Alzheimer. Foram avaliados 30 indivíduos de ambos os sexos. Os participantes realizaram 5 tentativas para cada condição de andar (livre e adaptativo, com tarefa dupla e sem tarefa dupla), totalizando 20 tentativas.As variáveis espaço-temporais foram coletadas através de um sistema optoeletrônico. Para o andar livre foram considerados os cinco passos centrais da passarela. Para o andar adaptativo foram considerados os três passos anteriores ao obstáculo, o passo de ultrapassagem e o primeiro passo após a ultrapassagem. Os valores do desvio-padrão de cada variável de cada indivíduo nas 5 tentativas para cada condição de andar foram utilizados para calcular a variabilidade dos seguintes parâmetros: comprimento, largura, duração da fase de suporte simples e de duplo suporte, e velocidade de cada passo. Para verificar as diferenças entre as condições experimentais, foram empregadas ANOVAs, com medidas repetidas para a condição experimental. Os resultados indicaram que a tarefa dupla teve pouco efeito na variabilidade do andar livre de pacientes com DA. As variações ocorreram com maior frequência quando a tarefa dupla foi exigida concomitante com o obstáculo, deixando claro que os efeitos da doença influenciam no planejamento da ação. Conclui-se que a tarefa executiva de contagem regressiva não exerceu influência nas variáveis da marcha livre e que o andar adaptativo com contagem apresentou resultados com maior variabilidade, sendo mais desafiador e exigindo maiores ajustes dos pacientes

Modulação da velocidade do andar em indivíduos com doença de Parkinson em estágio leve e moderado

A doença de Parkinson (DP) é uma patologia crônica, degenerativa e progressiva acarretada pela perda de neurônios dopaminérgicos da substância negra (parte compacta), localizada nos núcleos da base. Os comprometimentos na marcha estão entre as principais consequências da DP. Entretanto, pouco se conhece sobre o efeito do estágio da doença na modulação da velocidade do andar. Assim, o objetivo do estudo foi verificar como pacientes em diferentes estágios da DP modulam os parâmetros do andar quando requeridos a andar em máxima velocidade. Os participantes do estudo foram indivíduos com DP idiopática em estágio unilateral (entre 1 e 1,5 na Escala de Hoehn & Yahr) e bilateral (entre 2 e 3 na Escala de Hoehn & Yahr). Inicialmente, os participantes foram submetidos a uma avaliação clínica, realizada por um médico neuropsiquiatra, para verificar o acometimento geral e o estágio da doença. Os dados da avaliação clínica foram utilizados para a distribuição dos participantes entre os dois grupos. Em seguida, os participantes foram convidados a andar sobre uma passarela de 10m de comprimento em duas condições experimentais: Velocidade preferida e velocidade máxima. Somente o grupo bilateral não foi capaz de modular o comprimento da passada na condição de velocidade máxima. Os resultados sugerem que a evolução da DP compromete a capacidade dos pacientes em modular a amplitude de movimentos (comprimento da passada) quando são requeridos a andar em velocidade máxima

Comportamento locomotor, quadro clínico, incidência de quedas e nível de atividade física em pacientes com doença de Parkinson: um estudo longitudinal de dois anos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeito da altura do obstáculo na ultrapassagem de múltiplos obstáculos de idosos com doença de Parkinson

A doença de Parkinson (DP) acarreta em déficits sensoriais e comprometimentos motores, tornando mais desafiador a ultrapassagem de obstáculos. Tropeços durante a ultrapassagem de obstáculos é um dos principais motivos das quedas de idosos com DP. A presença de obstáculos durante o andar é comum no dia-a-dia das pessoas. Mudanças na altura dos obstáculos podem gerar instabilidade durante a ultrapassagem do obstáculo, o que aumenta o risco de contato com o obstáculo e, consequentemente, o risco de tropeços e quedas. Ainda, ambientes mais complexos, por exemplo, com mais de um obstáculo, aumentam a exigência dos sistemas sensorial, atencional e motor. Entretanto, até o momento, nenhum estudo analisou o andar de idosos com DP durante a ultrapassagem de mais de um obstáculo. O objetivo do presente estudo é investigar a influência da ultrapassagem de dois obstáculos nos parâmetros espaciais e temporais do andar de idosos com DP, considerando o efeito da altura do obstáculo (obstáculo baixo e alto). Participaram do estudo 20 idosos com DP com estágio da DP até 3 na escala de Hoehn & Yahr. Na realização da tarefa do andar, o idoso percorreu andando uma distância retilínea de 8 m sobre uma passarela com 0,79 m de largura. A instrução dada ao participante foi de realizar a tarefa de andar na sua velocidade preferida até o final da passarela. Cada participante realizou um total de 12 tentativas (3 tentativas para cada condição) nas seguintes condições: andar com ultrapassagem de um obstáculo de 5 cm; andar com ultrapassagem de um obstáculo de 15 cm; andar com ultrapassagem de dois obstáculos de 5 cm; andar com ultrapassagem de dois obstáculos de 15 cm. A ordem de apresentação dos blocos foi randomizadas entre os participantes. Os parâmetros espaçotemporais do andar foram coletados por meio do GAITRite® e um sistema optoeletrônico, com frequência de 100 Hz. Os parâmetros analisados foram comprimento (cm)...

Pavimentos urbanos : criterios para su uso y diseño

La necesidad creciente del ciudadano por recuperar las relaciones con su entorno en busca de un cambio que mejore su calidad de vida, hace que nos replanteemos las ciudades y los elementos que la componen. La presente investigación se centra en los pavimentos urbanos como elemento principal de conexión entre el ciudadano y su entorno, de generación del paisaje urbano. El paisaje urbano nos ofrece el pavimento como parte exterior y visible de su piel, la epidermis, en la que se apoya y desarrolla toda la actividad de la ciudad, dando forma e influyendo en la calidad del espacio Los pavimentos urbanos deben permitir la utilización y el uso de la vía pública exterior con total seguridad y confort para el ciudadano. El objetivo principal de la presente investigación es poder establecer criterios de diseño y uso en los pavimentos urbanos, atendiendo a los parámetros funcionales (estudio de la marcha humana: normal y patológica, ergonomía, antropometría, biomecánica) y formales o de diseño (relacionados con la dimensión, la forma, el color, la textura o las juntas, la usabilidad, durabilidad, desgaste). Se añaden factores externos como contaminantes, lugar, usos, climatología. La normativa existente, tanto a nivel nacional como internacional, no establece un nivel de seguridad para los pavimentos exteriores. La situación se agrava con la existencia de una variedad de métodos de ensayos y de directivas europeas, no consiguiendo llegar a un consenso en la designación del método de ensayo más adecuado al tipo de material y uso. La tesis concluye que se deben tener en cuenta las necesidades del ciudadano. Seleccionar el material adecuado al lugar y buscar las características adecuadas del material en las condiciones de uso previstas. Conocer el lugar y el uso al que se destina de forma que definamos las características fundamentales que se mantienen inalterables durante un periodo de tiempo razonable ABSTRACT The increasing need for citizens to recover their relationship with their environment as they seek to improve quality of life has made us reconsider cities and the elements that constitute them. This piece of research is focused on urban pavements as an essential element of connection between the citizen and their environment in the urban area. The urban area offers pavements as an external and visible part of its skin, its epidermis, upon which all activity is supported and carried out, giving shape and influencing in the quality of space. Citizens should be allowed to use urban pavements on public roads with total safety and comfort. The main objective of this research is to be able to establish criteria for the design and use of urban pavements, according to both functional parameters (study of human walking – normal and pathological, ergonometric, anthropometric, and biomechanically) as well as formal or design parameters (related to size, shape, colour, texture, joinings, usability, durability and resilience). Further external considerations are taken into account such as pollution, location, use and climate. Current regulations, both national and internationally, do not establish a standard degree of safety for exterior pavements. The situation is complicated further by the existence of a number of test methods and European directives, that do not reach a consensus on the most appropriate test methods on usage and materials. The thesis concludes that the focus should be citizen-centric. Materials should be chosen according to how appropriate they are for the location and the designated kind of usage. Understanding and knowing the site and the proposed kind of use are of fundamental necessity when defining the characteristics that are unchanging over a reasonable period of time.

Desenvolvimento de um exoesqueleto para movimentação/reabilita-ção de paraplégicos

People bedridden by paralysis/motor disability are subject to several problems due to lack of movement. Then, it is necessary to use equipments that enable the people bedridden stand up and walk, so as to reduce the problems due to lack of movement and the time of rehabilitation, impacting directly on its quality of life. The aim of this work is the development of an exoskeleton to make the movement of people with paralysis / motor impairment in the lower limbs, without help of third parties, to be activated by the user. To provide support, stability and security to the deficient, it was decided to use a structure formed by four legs, being each leg consisting of a parallel chain. The gait was obtained by combining the movement of two mechanisms: crank/rocker, responsible for oscillatory motion of the leg, and cam/follower, responsible for the foot motion on the desired trajectory. To achieve the aim of this work was conducted a study about the types of exoskeletons for locomotion/rehabilitation of people with lower limb paralysis and presented a study on the movement of the lower limb joints. It also presented a mathematical model to obtain the desired path to the foot of the exoskeleton, the static model and the design of the structure elements. In the sequence is presented the simulation of movements of a people during the human gait, experimental tests and the comparison with the human gait developed by a people without disabilities.

Desarrollo de la inteligencia motriz como base para la evolución y capacitación humana en los primeros años de vida : propuesta de actuación motriz según la experiencia realizada en la etapa de Educación Infantil.

Tratar de organizar un paradigma del desarrollo de la motricidad basado en los componentes del ámbito motor y los aspectos funcionales que desarrollan estos componentes. Sistematizar los procesos de enseñanza hacia los profesores y de aprendizaje hacia los alumnos. Recopilación bibliográfica sobre la motricidad en las primeras edades con incidencia en el desarrollo neurológico. La segunda parte describe el plan docente experimentado, el modelo de análisis utilizado y el análisis estadístico de los resultados. El trabajo motriz en los momentos críticos de desarrollo y ante el reto de dificultades ha resultado significativo para el niño, motivado por lo aprendido, que ha puesto en marcha habilidades personales de aprendizaje. La actividad motriz organizada, llevada a cabo desde la institución académica y con la estimulación de ciertas tareas motrices ha tenido un resultado positivo para conseguir el desarrollo de los componentes del ámbito motor.

A influência dos fatores sensório-motores e da mobilidade articular do tornozelo no controle postural e marcha de neuropatas diabéticos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)