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Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2025-12-07
Title: Uso de técnicas de inteligência artificial para o desenvolvimento de jogos sérios aplicados a estrutura robótica para reabilitação do punho humano
Alternate title (s): Use of artificial intelligence techniques for the development of serious games applied to robotic structures for rehabilitation of the human wrist
Author: Vasconcelos, Gustavo Bruno Oliveira
First Advisor: Gonçalves, Rogério Sales
Second member of the Committee: Ladeira, Guênia Mara Vieira
Third member of the Committee: Garcia, Gabriella Faina
Summary: Este Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) envolve a temática relacionada ao uso de técnicas de inteligência artificial para o desenvolvimento de jogos sérios aplicados a uma estrutura robótica para reabilitação do punho humano. O objetivo principal é utilizar a inteligência artificial para deixar os pacientes mais engajados, ajustando o nível de dificuldade dos jogos sérios em função das ações do paciente. Na primeira fase do projeto foi realizado o estudo de um dispositivo de reabilitação para o punho humano, que representa um avanço significativo na integração de componentes eletrônicos e estruturais para promover eficazmente a recuperação física. Ele será utilizado não só como um controle Joystick para enviar sinais de comando ao personagem dos jogos, mas também como um dispositivo de auxílio à movimentação do paciente. Na segunda fase do projeto, a atenção foi direcionada para o desenvolvimento de jogos sérios, uma abordagem que visa combinar entretenimento com objetivo terapêutico. Nesse contexto, uma ênfase especial foi colocada na criação de três jogos distintos na plataforma Unity 3D visando os principais movimentos do punho humano. Cada jogo foi concebido com uma mecânica envolvente, fundamentada na premissa de que o personagem principal deve desviar-se de obstáculos. Esse aspecto não apenas oferece uma experiência lúdica estimulante, mas também incorpora uma abordagem estratégica, promovendo o desenvolvimento cognitivo e motor dos usuários durante o processo de reabilitação. Na terceira fase do projeto, focou-se na implementação do projeto, foi estabelecida uma comunicação entre o Arduino e o Matlab, consolidando a interação entre os componentes físicos e o sistema de controle. Além disso, a integração entre o Matlab e o ambiente do Unity ocorreu de uma forma que possibilitava a troca bidirecional de informações sobre a movimentação do jogador nos jogos. Os resultados deixam claro que o projeto foi um sucesso visto que todo planejamento do controle da IA em cada jogo ocorreu como o esperado, assim o jogo se adequa a cada paciente dificultando ou facilitando os jogos, dessa forma deixando a experiencia com a reabilitação mais interativa e mantendo a eficácia do tratamento.
Abstract: This Bachelor's Thesis (TCC) revolves around the use of artificial intelligence techniques for the development of serious games applied to a robotic structure for wrist rehabilitation. The main objective is to employ artificial intelligence to enhance patient engagement by adjusting the difficulty level of serious games based on the patient's actions. In the first phase of the project, a study was conducted on a wrist rehabilitation device, representing a significant advancement in the integration of electronic and structural components to effectively promote physical recovery. It serves not only as a joystick control to send command signals to game characters but also as an aid device for patient movement. The second phase focused on the development of serious games, aiming to combine entertainment with therapeutic objectives. Three distinct games were created on the Unity 3D platform, targeting key movements of the human wrist. Each game was designed with engaging mechanics, based on the premise that the main character must navigate obstacles. This not only provides a stimulating gaming experience but also incorporates a strategic approach, promoting cognitive and motor development during the rehabilitation process. In the third phase, the project implementation centered on establishing communication between Arduino and Matlab, consolidating interaction between physical components and the control system. Additionally, integration between Matlab and the Unity environment allowed bidirectional exchange of information about player movements in the games. The results make it clear that the project was a success, as the entire planning of AI control in each game unfolded as expected. Consequently, the game adjusts to each patient, presenting challenges or facilitating interactions tailored to individual needs. This enhances the interactive nature of the rehabilitation experience while maintaining the effectiveness of the treatment.
Keywords: Reabilitação do punho humano
Human wrist rehabilitation
Jogos sérios
Serious games
Inteligência artificial
Artificial intelligence
Estrutura robótica
Robotic structure
Protocolo de comunicação
Communication protocol
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: VASCONCELOS, Gustavo Bruno Oliveira. Uso de técnicas de inteligência artificial para o desenvolvimento de jogos sérios aplicados a estrutura robótica para reabilitação do punho humano. 2023. 74 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecatrônica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/39898
Date of defense: 7-Dec-2023
Appears in Collections:TCC - Engenharia Mecatrônica

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