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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-8670-7194
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Interface microprocessada para controle e análise do condicionamento físico utilizando um novo ergômetro para cadeirantes
Alternate title (s): Microprocessor interface for control and analysis of physical conditioning using a new ergometer for wheelchair users
Author: Vieira, Sérgio Augusto Albino
First Advisor: Araújo, Cleudmar Amaral de
First coorientator: Santos, Silvio Soares dos
First member of the Committee: Noritomi, Pedro Yoshito
Second member of the Committee: Huebner, Rudolf
Third member of the Committee: Finzi Neto, Roberto Mendes
Fourth member of the Committee: Fiocchi, Arthur Alves
Summary: Segundo dados do Censo 2010 realizado pelo IBGE, 7% da população brasileira declararam ter algum tipo de deficiência motora. Devido à redução de mobilidade, estes indivíduos sofrem de outras complicações como problemas cardíacos, obesidade, diabete, lesões nos ombros e pulsos, entre outras. Diante deste panorama, a atividade física auxilia a melhoria da saúde e a inclusão social desta população. Baseado nesta necessidade o Laboratório de Projetos Mecânicos e o Núcleo de Habilitação e Reabilitação em Esportes Paralímpicos da Universidade Federal de Uberlândia vêm desenvolvendo protótipos de ergômetros para cadeirantes. Buscando melhorar o protótipo, foi projetada a terceira versão do ergômetro visando obter novos ajustes e regulagens para as necessidades dos usuários e que faça uso de sistemas eletrônicos de controle e avaliação dedicados. Uma das principais novidades é o uso de freios eletromagnéticos independentes para cada aro e a possibilidade de ajuste das dimensões da estrutura através de atuadores lineares controlados eletronicamente. O trabalho em questão trata do desenvolvimento de um novo sistema de resistência eletromagnético associado com uma nova interface de análise e controle microprocessado. Duas possibilidades para o sistema de resistência foram projetadas, sendo uma utilizando um modelo de indução de correntes de Foucault e a outra utilizando um motor de corrente contínua em modo gerador. O sistema de controle é composto por um conjunto de placas de circuito com um módulo central com microcontrolador e sistemas periféricos para os freios e atuadores. A lógica de controle do freio utilizou algoritmo PID para ajuste de um PWM que foi utilizado para regular a corrente de operação. A interface desenvolvida para o sistema utilizou linguagem Java e possibilita realização de protocolos de avaliação aeróbia – como os testes incrementais – e anaeróbias – como os testes de Wingate. Testes foram realizados para a validação dos sistemas projetados e execução de alguns protocolos de avaliação. Os resultados obtidos para os sistemas projetados foram satisfatórios, indicando que a nova interface microprocessada pode ser utilizada para controle e análise de dados para a terceira versão do ergômetro para cadeirantes.
Abstract: According to IBGE’s data from 2010 Census, 7% of the Brazilian population declared having some kind of motor deficiency. Due to mobility reduction, these individuals suffer from other complications such as cardiac problems, obesity, diabetes, shoulder and wrist injuries, among others. Given this, physical activity helps improve health and social inclusion of this population. Based on this necessity, the Mechanical Projects Laboratory and Habilitation/Rehabilitation Center for Paralympic Sports from the Federal University of Uberlândia have been developing prototypes of ergometers for disabled persons. Seeking to improve the prototype, the ergometers third version was designed to obtain new adjustments to the needs of the users and to make use of dedicated electronic control and evaluation systems. One of the main additions is the use of independent electromagnetic brakes for each propulsion rim and the possibility to adjust the structure dimensions through linear actuators electronically controlled. The work in question deals about the development of the new electromagnetic system associated with a new microprocessed interface for analysis and control. Two possibilities for the resistance system were designed, being one using the induction model of Foucault Currents and the other using a DC engine in generation mode. The control system is composed by a set of circuit boards with a central module with microcontroller and peripheral systems for the brakes and actuators. The brake control logic uses a PID algorithm to adjust a PWM that was used to regulate the operation current. The interface developed for the system used Java language and allows realization of aerobic protocols – such as incremental tests – and anaerobic – such as the Wingate test. Tests were performed to validate the designed systems and execution of a few evaluations protocols. Results obtained for the systems designed were satisfactory, indicating that the new microcontrolled interface can be used to data control and analysis for the third version of the wheelchair ergometer.
Keywords: Ergômetro
Ergometer
Cadeirantes
Wheelchair user
Paratletas
Para-Athletes
Condicionamento físico
Physical conditioning
Freio eletromagnético
Electromagnetic brake
Sistemas embarcados
Embedded systems
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::ELEMENTOS DE MAQUINAS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::MECANICA DOS CORPOS SOLIDOS, ELASTICOS E PLASTICOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::CIRCUITOS ELETRICOS, MAGNETICOS E ELETRONICOS::CIRCUITOS ELETRONICOS
CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::FISIOTERAPIA E TERAPIA OCUPACIONAL
Subject: Engenharia Mecânica
Paraplégicos
Aptidão física
Dispositivos de treinamento simulado
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: VIEIRA, Sérgio Augusto Albino. Interface microprocessada para controle e análise do condicionamento físico utilizando um novo ergômetro para cadeirantes. 2024. 279 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.3908.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.3908
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43320
Date of defense: 21-Jul-2017
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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