Desenvolvimento de um sistema de aquisição e processamento de sinais eletromiográficos de superfície para a utilização no controle de próteses motoras ativas

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2007.Nesta dissertação de mestrado, em Engenharia Elétrica, foram apresentadas técnicas para aquisição, processamento e interpretação de sinais eletromiográficos (EMG) de superfície, captados em membros superiores, a serem utilizados para movimentar uma prótese de mão. Além das técnicas apresentadas para o tratamento do sinal, este trabalho contemplou o desenvolvimento de uma prótese para reabilitação, a ser usada por amputados congênitos ou traumatizados que possuam um coto no antebraço, dotado de atividade muscular. O projeto contemplou desde a confecção dos eletrodos de captação, o desenvolvimento do circuito de processamento e a confecção da mão biomecânica. São apresentados detalhes de desenvolvimento da prótese, cobrindo os aspectos construtivos do projeto mecânico e eletrônico. Experimentos foram feitos em pacientes, a fim de comprovar a eficiência do sistema, onde, para minimizar as interferências externas e reduzir o esforço físico na ativação da prótese, os sinais de EMG foram extraídos da superfície do membro amputado nos pontos de maior atividade muscular, obtidos inicialmente pela apalpação no membro lesado, observando os pontos de enrijecimento, quando solicitado a contração. Através de um eletromiógrafo, confirmou-se que as maiores amplitudes de sinal estavam realmente nestes pontos. Resultados satisfatórios foram alcançados na movimentação da prótese. Os pacientes, mesmo com as capacidades físicas musculares do membro comprometidas, devido a sua não funcionalidade, conseguiram utilizar a prótese, para executar algumas atividades do cotidiano. Observou-se uma melhora considerável na utilização da prótese pelos pacientes, após sofrerem um condicionamento físico orientado, em que foi priorizado o condicionamento dos músculos os quais os sinais para o acionamento da prótese eram captados, melhorando a performance e controle do sistema, inserido em atividades cotidianas. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACTIn this master's degree thesis, of Electric Engineering, had been presented techniques for acquisition, processing and interpretation of myoelectric signals (MSS) of surface, caught in superior members, to be used to put into motion a hand prosthesis. Beyond the techniques presented for the treatment of the signal, this work contemplated the prosthesis development for rehabilitation, for use in patients with an amputated hand due to congenital problems or to trauma wound, but possessing a part or the forearm endowed with muscular activity. The project contemplated since the confection of the capturing electrodes, the development of the processing circuit and the confection of the biomechanic hand. Details of development of prosthesis are presented, covering the constructive aspects of the mechanical and electronic project. Experiments had been made in patients, in order to prove the efficiency of the system, where, to minimize the external interferences and to reduce the physical effort in the activation of prosthesis, the MSS signals had been extracted of the surface of the member amputated in the points of bigger muscular activity, gotten initially for the feeling in the injured member, observing the harden points, when requested the contraction. Through a electromyograph, was confirmed that the biggest amplitude of signal were really in these points. Satisfactory results had been reached in the movement of prosthesis. The patients, exactly with compromised the muscular physical capacities of the member, had its not ix functionality, had obtained to use prosthesis, to execute some activities of the daily one. A considerable improvement in the use of prosthesis for the patients was observed, after to suffer a guided physical conditioning, where the conditioning of the muscles was prioritized which the signals for the drive of prosthesis were caught, improving the performance and control of the system, inserted in daily activities