Exoskeleton robots are characterized by their anthropomorphism and operation in intrinsic contact with a human being, i.e., the user. Most of their applications include expanding the physical limits of human beings, whether in the rehabilitation of people with locomotion limitations, in the reduction of metabolic rate during the execution of a given task, in the carrying of loads with high mass, or in the amplification of the user's force. However, such applications are only possible if the exoskeleton moves in harmony and synchrony with its user, so that the user does not feel discomfort nor need to expend additional effort while using the wearable robot. This concept is called transparency, and is achievable through the combination of sensing, estimation, control, and actuation systems. This work will study the proposals that seek such transparency in the State of the Art and propose new ways to pursue this goal, focusing mainly on kinematically compatible mechanical design and human motion prediction for anticipatory behavior. Regarding mechanical design, different concepts focused on biomimetics and ergonomics are discussed and put into practice through the design of ankle and knee joints. After that, a universal human motion prediction algorithm, based on artificial neural networks, is proposed and evaluated.

Robôs exoesqueleto são caracterizados por seu antropomorfismo e operação em contato intrínseco com um ser humano, ou seja, seu usuário. Grande parte de suas aplicações inclui expandir os limites físicos de seres humanos, seja na reabilitação de pessoas com problemas de locomoção, na redução da taxa metabólica durante execução de determinada tarefa, no carregamento de cargas com massas elevadas ou na amplificação de força do usuário. Entretanto, tais aplicações são possíveis apenas se o exoesqueleto mover-se com harmonia e sincronia relativamente a seu usuário, para que este não sinta desconforto ou precise despender esforços adicionais enquanto utiliza o robô vestível. A este conceito dá-se o nome de transparência, sendo atingível a partir da combinação de sistemas de sensoriamento, estimação, controle e atuação. O presente trabalho irá estudar as propostas que buscam tal transparência no Estado da Arte e propor novas formas de buscar este objetivo, focando principalmente em projeto mecânico cinematicamente compatível e predição de movimento humano para comportamento antecipatório. Tratando do projeto mecânico, diferentes conceitos focados em biomimética e ergonomia são discutidos e colocados em prática através do projeto de juntas de tornozelo e joelho. Em seguida, propõe-se e avalia-se um algoritmo universal de previsão de movimento humano, baseado em redes neurais artificiais.