Publicação: Desenvolvimento de um sistema de controle sem marcas para uma estrutura de reabilitação da marcha humana
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CNPQ::ENGENHARIAS
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Resumo
As estruturas robóticas para reabilitação da marcha humana possuem altos custos e influenciam
nos tratamentos de reabilitação, causando desconforto e dores aos pacientes. No intuito de
reduzir os custos e os desconfortos causados por marcadores ou exoesqueletos durante os
tratamentos, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema sem marcadores
para uma estrutura robótica para a reabilitação da marcha humana. Como sem marcadores,
entende-se que os movimentos do corpo são utilizados, sem a necessidade de um exoesqueleto
ou marcadores fixados no corpo. Tal sistema será utilizado para acionar uma esteira bipartida
no momento de início da fase de balanço da marcha humana. O principal hardware utilizado
para o sistema foi o Microsoft Kinect v2 que é capaz de rastrear e capturar as articulações do
corpo humano. Para validar o funcionamento do algoritmo proposto desenvolveu-se um sistema
de validação baseado em sensores footswitches que identificam as fases da marcha humana
simultaneamente com o sistema desenvolvido, que utiliza como principal coordenada de
rastreamento a articulação do tornozelo. A partir dos testes experimentais realizados em
voluntários com marcha saudável e patológica, o sistema sem marcadores proposto nesta
dissertação aciona a estrutura de reabilitação, em média, até 3 frames de diferença ou cerca de
0,12 segundos, permitindo a utilização deste sistema na estrutura para reabilitação da marcha
humana.
Abstract
The robotic structures for rehabilitation of the human gait have high costs and influence in the
rehabilitation treatments, causing discomfort and pain to the patients. To reduce costs and
discomforts caused by markers or exoskeletons during treatments, this work aims to develop a
markerless system for a robotic structure for the rehabilitation of human gait. As markerless, it
is understood that the body movements will be used without the need for an exoskeleton or
markers attached to the body. Such system will be used to actuate a split treadmill at the start
of the human gait swing phase. The main hardware used for the system is the Microsoft Kinect
v2 that is capable of tracking and capturing the joints of the human body. To validate the
operation of the proposed algorithm, a validation system was developed based on footswitches
sensors that identify the phases of the human gait simultaneously with the developed system,
which uses as main coordinate of tracking the ankle joint. From the experimental tests carried
out on volunteers with healthy and pathological gait, the markerless system proposed in this
dissertation can trigger the rehabilitation structure, on average, up to 3 frames difference or
about 0.12 seconds, allowing the use of this system in the rehabilitation structure of human gait.
Palavras-chave
Reabilitação, Estrutura robótica, Marcha humana, Microsoft kinect, Markerless system, Rehabilitation, Engenharia mecânica, Sistema nervoso - Doenças
Citação
SALIM, V. V. Desenvolvimento de um Sistema de Controle sem marcas para uma
estrutura de reabilitação da marcha humana. 2018. 180 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) -
Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018