Engenharia Mecânica

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Desenvolvimento de uma órtese dinâmica ativa para joelho
(2024-12-17) Besteiro, Alexandre Carpim; Lisboa, André Dias Scomparini; Schoba, Arthur Matheus Yamamoto; Mesquita, Gabriel Chadi; Leal, Gabriel Matos Lara; Gaziola, Giovanni Fonseca; Ramos, Rafael Alves Corrêa; Cecchi, Vinicius Alves Magro
O princípio da Engenharia é a aplicação de conhecimentos teóricos e práticos para a construção e melhoria de processos, materiais e dispositivos para o desenvolvimento da vida humana. Na Engenharia Biomédica, esse foco é voltado para a melhoria direta no cotidiano das pessoas, ajudando-as com prevenção, diagnóstico e tratamento de doenças. Nesse contexto, a mobilidade é uma área que necessita constantemente de soluções efetivas, viáveis e inovadoras. Dentro deste tema, se encontram as órteses dinâmicas ativas para a articulação do joelho no auxílio da marcha. Contudo, tanto os protótipos comerciais quanto aqueles encontrados na literatura apresentam, problemas de funcionalidade, são muito robustos e enfrentam rejeições por parte dos usuários. O presente trabalho tem por objetivo aproveitar essa lacuna, apresentando uma solução viável para uso cotidiano, de forma segura, resgatando a naturalidade da marcha com melhor estética e conforto. O projeto da geometria final e a escolha do PLA (Poliácido Láctico) como material de confecção, foram validados a partir de análise estrutural das forças e deformações utilizando o software Ansys. A impressão 3D como método de fabricação da órtese confere agilidade, personalização e baixo custo. Outro diferencial é a implementação do controle por impedância, permitindo uma interação mais dinâmica com o ambiente externo, promovendo uma marcha mais natural e humanizada, ao contrário de métodos tradicionais de controle. Para tanto foram utilizados uma unidade inercial de movimento (IMU), um microcontrolador ESP32 e um motor DC de 12V modelo 5840-31ZY, com uma redução de rotação que gera torque suficiente para auxiliar o movimento, juntamente com um driver (ponte H) e uma bateria de 12V e 6,6 Ah para alimentar o sistema. Foram utilizados métodos como cálculo por medidas antropométricas, método do pêndulo passivo e teorema do momento angular, entre outros para determinar os parâmetros da Lei de Controle, como rigidez, amortecimento e momento de inércia relacionados ao movimento do joelho. Uma equação de controle própria para uma órtese dinâmica ativa para joelho foi proposta, e o valor de torque obtido comprova a eficácia do modelo para o auxílio na marcha do usuário.
Hand orthosis
(2023-05-31) Silva, Eduardo Keiji T. M. ; Ramos, Fernando de Souza; Silva, Gabriel Oliveira ; Silva, Giovane da ; Sousa, Katarina Barbosa de ; Melo, Victória Carolina F. da Luz ; Silva, Yago Junior de Jesus
Tanto a Lesão Medular (LM) que interrompe a conexão entre os centros superiores de controle motor e os membros abaixo do nível de lesão, quanto o Acidente Vascular Cerebral (AVC), entendido como uma síndrome neurológica causada pela falta de suprimento sanguíneo cerebral, limitam ou inviabilizam a realização de atividades do dia a dia. Segundo o Ministério da Saúde (2013a, 2013b), apesar de não existirem dados precisos no Brasil, estima-se que ocorram mais de 10 mil novos casos de LM por ano, enquanto o AVC é a principal causa de incapacidade com uma incidência anual de 108 novos casos para cada 100 mil habitantes. Em ambos os casos, a função dos membros superiores, e principalmente de mãos e punhos pode ser afetada. Ações como manusear pequenos objetos (talheres, produtos de higiene, ferramentas etc.) são indispensáveis para a autonomia do indivíduo e devem ser consideradas como objetivos fundamentais no processo de reabilitação. Deste modo, visando auxiliar na recuperação de pessoas que sofrem destas limitações, foi desenvolvido uma órtese instrumentalizada com sensores de força e flexão, a fim de promover o acompanhamento da evolução dos movimentos da mão e punho de maneira quantitativa durante a reabilitação. Além disso, foram considerados aspectos como a customização, conforto, respiração da pele e fabricação por manufatura aditiva. A órtese foi produzida através do método de modelagem por fusão e deposição de material (FDM) com filamentos de PLA e TPU, garantindo uma qualidade e propriedades adequadas.
Órtese ativa para correção de assimetria na marcha de pacientes afetados pela síndrome do pé caído:
(2024-12-17) Silva, Camila França; Risi, Filipe Baratella; Ono, Julia Malta; Vasques, Marcela Francisco Albuquerque; Lima, Yuri Aleixo de Lima; Moreira, Yuri Galvão
A síndrome do pé caído, um distúrbio que dificulta ou impede a execução do movimento de dorsiflexão do tornozelo, resulta em dificuldade para levantar a parte da frente do pé durante a marcha, prejudicando a caminhada e aumentando o risco de quedas. O uso de órteses tornozelo-pé (\textit{Ankle Foot Orthosis - AFO}) visa oferecer suporte, alinhamento e evitar a hiperextensão excessiva, mantendo o pé em uma posição mais funcional para auxiliar a dinâmica da marcha. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma órtese ativa tornozelo-pé, baseada em um sistema eletromecânico, com o objetivo de corrigir a marcha assimétrica causada pela síndrome do pé caído e se aproximar ao máximo da marcha de uma pessoa saudável. Durante a marcha, um sensor de pressão plantar detecta o início da fase de balanço, acionando um atuador elétrico que, por meio de um controlador PID, fornece o torque necessário para realizar o movimento de dorsiflexão de forma precisa e adaptada ao ritmo de caminhada. O atuador está acoplado a um came de perfil único, responsável por transformar o movimento rotacional motor em um movimento linear, elevando o pé do usuário. Esse sistema permite que a órtese detecte o momento ideal para aplicar um esforço assistivo, tanto para a dorsiflexão quanto para a flexão plantar, equalizando a marcha do indivíduo com pé caído à de uma pessoa saudável.