Development analyses of collaborative control strategies for wheelchair

Esta tese consiste no desenvolvimento de estratégias de controle para o sistema de motorização servo assistido para cadeirantes. O sistema combina as vantagens do sistema de propulsão motorizado como aumento da acessibilidade e mobilidade com as vantagens do sistema manual que é o aumento da capacidade muscular e cardiovascular. Este sistema de motorização atua somente quando a força de propulsão exercida pelo usuário é superior à um determinado limite, o que evita o desenvolvimento de lesão por esforço repetitivo. Metodologicamente foi definido um modelo biomecânico para análise dos esforços do ciclo de propulsão aliado a um modelo dinâmico do sistema para análise e simulação das rotinas de controle propostas. Para geração das estratégias de controle utilizou-se a metodologia de projeto axiomático integrado as estruturas de controle de sistemas multi-agentes, sistemas subsumption e lógica nebulosa. As rotinas foram testadas no modelo dinâmico onde foi possível determinar sua eficiência. Finalizando o processo de concepção do sistema de controle foi construído um programa para simulação do mesmo e um protótipo em escala controlado por este programa. Concluindo o trabalho apresenta o primeiro desenvolvimento de controle para motorização servo assistida e também a primeira utilização de metodologia de projeto axiomático para desenvolvimento de estratégias de controleThe aim of this dissertation is to develop control strategies for servo-assisted motorization. The system brings the power wheelchair advantages because it increases the accessibility and mobility, but it also brings manual wheelchair advantage that is the opportunity to increase the muscular and cardiovascular capacity. Thus the servo assisted wheelchair is a therapeutic wheelchair which allows the user increases his physical and pulmonary capacity without risk of injury for repetitive effort. The motorization only turns on when the propulsion force applied by the user is higher than a specific value. Methodologically was defined a biomechanical model for analysis of the efforts during the propulsion cyc1e. This model was associated with a wheelchair dynamic model. The new model allows the analysis and simulation of the control strategies proposed. For control strategies generation it was used methodology axiomatic design integrated with the structures of multi-agents control systems, subsumption systems and fuzzy logic. The strategies had been tested using the dynamic model and it was possible to determine its efficiency. It was developed a program for mathematical simulation and a prototype controlled by this program for testing some results. Conc1uding the work presents the first development for control of servo assisted motorization and it is the first application of axiomatic design methodology for control strategies developmen