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

Este trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um protótipo de órtese ativa inteligente para membros inferiores com um sistema eletrônico embarcado. A órtese proposta é um dispositivo ortopédico com o principal objetivo de proporcionar a capacidade de caminhar para pessoas com parcial ou total perda dos movimentos nos membros inferiores. A fim de determinar a cinemática, dinâmica e as características mecânicas do protótipo, foi analisada a biomecânica do corpo humano. A órtese foi projetada para reproduzir alguns dos movimentos da marcha humana como andar em linha reta, sentar, levantar, subir e descer degraus. O acionamento das articulações da órtese é realizado por motores CC equipados com caixa de redução, cujo objetivo é reduzir a velocidade de rotação e aumentar o torque, gerando assim, movimentos suaveis. O sistema eletrônico embarcado é composto por duas placas controladoras de motores com dois canais que se comunicam com um computador embarcado, sensores de posição e de fim de curso. O movimento de marcha da órtese é controlado por comandos de alto nível fornecidos através da interface homem-máquina do sistema. O sistema eletrônico embarcado é utilizado para interpretar os comandos de alto nível, gerar as referências angulares para as juntas da órtese, acionar e controlar os atuadores da órtese de forma a executar os movimentos desejados pelo usuárioThis 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 use