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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2011.tde-04112011-150124
Documento
Autor
Nome completo
Diego Pedroso dos Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2011
Orientador
Banca examinadora
Cabral, Eduardo Lobo Lustosa (Presidente)
Horikawa, Oswaldo
Mochizuki, Luis
Título em português
Projeto mecânico de exoesqueleto robótico para membros inferiores.
Palavras-chave em português
Exoesqueleto
Marcha
Órtese
Paraplégico
Resumo em português
Este trabalho consiste no projeto mecânico de um exoesqueleto robótico para paraplégicos com lesões medulares entre T2 a L1, ou seja, sem mobilidade da cintura para baixo e com mobilidade do peito para cima, inclusive das mãos. A utilização do equipamento necessita da utilização de muletas ou andadores. O mecanismo possui seis graus de liberdade, sendo quatro atuados por motorredutores (joelhos e quadris) e dois suportados por molas (tornozelos). Os motorredutores são projetados especialmente para o exoesqueleto, sendo compostos de um motor de corrente continua de imã permanente e um redutor harmônico do tipo panqueca acoplados de forma adequada para minimizar peso e volume. Para calcular os esforços solicitados em cada articulação foi desenvolvido um modelo dinâmico do corpo humano para simular os movimentos que o exoesqueleto é capaz de realizar, que são: marchar, sentar, levantar e subir e descer escadas. O modelo utilizado do corpo humano possui cinco ligamentos rígidos e é capaz de simular movimentos no plano vertical. Os resultados obtidos da simulação são comparados com resultados experimentais da literatura e são considerados satisfatórios.
Título em inglês
Mechanical design of robotic exoskeleton for lower limb.
Palavras-chave em inglês
Exoskeleton
Gait
Orthotics
Paraplegic
Walk
Resumo em inglês
This work presents a mechanical design of a robotic exoskeleton for paraplegics with spinal cord injuries between T2 to L1, that means, without mobility from the waist down and with mobility from the chest up, including the hands. For using the equipment the paraplegic needs the aid of crutches or walkers. The mechanism has six degrees of freedom, with four degrees actuated by gear motors (knees and hips), and two degrees supported by springs (ankles). The gear motors are designed especially for the exoskeleton. They are composed by an permanent magnet brushless electric motor conveniently coupled with an pancake harmonic speed reducer to minimize weight and volume. For calculating the efforts in each joint a model for the human body is developed to simulate the movements the exoskeleton can perform, which are: walk, sit, standup and climb up and down stairs. The human body model has five rigid links and it is capable to simulate movements in the vertical plane. The results obtained in the simulations are compared very well with experimental results from the literature.
 
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Data de Publicação
2011-11-21
 
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