Publicação: Desenvolvimento de um simulador de cadeira de rodas manual com realidade virtual para reabilitação e treinamento
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA
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Resumo
Para a reabilitação e treinamento de usuários de cadeira de rodas em realidade virtual (RV) com fidelidade física e efeitos na biomecânica de propulsão similares àqueles que ocorrem durante a realização de tarefas em uma cadeira de rodas real, são necessários equipamentos capazes de simular as propriedades dinâmicas envolvidas durante a propulsão de uma cadeira de rodas manual. Diante disso, o propósito deste trabalho foi desenvolver e avaliar a usabilidade de um simulador de cadeira de rodas manual utilizando RV, com intuito de permitir reabilitação e treinamento de usuários de cadeira de rodas em um equipamento estacionário. O simulador possui a capacidade de reproduzir os efeitos inerciais e de resistência ao rolamento, percebidos pelos usuários por meio de feedback háptico e visual. O simulador foi projetado, fabricado e submetido a testes. A usabilidade do simulador foi avaliada por meio de questionários respondidos por usuários de cadeira de rodas antes e depois da exposição à RV em duas opções de sistema de feedback audiovisual: uma televisão (TV) de tela plana de 50 polegadas e um monitor montado na cabeça (HMD - head-mounted display). Foram analisados os efeitos adversos induzidos pelo simulador, a sensação de presença no ambiente virtual e a usabilidade geral do equipamento. Os resultados indicaram que o simulador, quando utilizado com a TV, não gerou efeitos adversos significativos e apresentou um nível menor de sensação de presença. Por outro lado, o simulador com HMD proporcionou maior sensação de presença e efeitos adversos mais pronunciados, os quais ficaram dentro dos níveis esperados para simulações com esse tipo de dispositivo. A usabilidade geral do simulador foi bem avaliada, independentemente do sistema de feedback audiovisual utilizado. Assim, o simulador foi validado como uma alternativa segura para a simulação de atividades em cadeiras de rodas manuais, tanto do ponto de vista da estrutura física quanto da experiência em realidade virtual, permitindo sua aplicação em protocolos de reabilitação e treinamento para usuários de cadeira de rodas.
Abstract
For the rehabilitation and training of wheelchair users in virtual reality (VR) with physical
fidelity and effects on propulsion biomechanics similar to those that occur when performing
tasks in a real wheelchair, equipment capable of simulating the dynamic properties involved in
manual wheelchair propulsion is required. In light of this, the purpose of this study was to
develop and evaluate the usability of a manual wheelchair simulator using VR. The goal was
to enable rehabilitation and training for wheelchair users on a stationary device. The simulator
has the ability to replicate inertial and rolling resistance effects, perceived by users through
haptic and visual feedback. The simulator was designed, manufactured and subjected to testing.
The usability of the simulator was evaluated through questionnaires answered by wheelchair
users before and after exposure to virtual reality on two audiovisual feedback system options:
a 50-inch flat-screen television (TV) and a head-mounted display (HMD). Adverse effects
induced by the simulator, the sense of presence in the virtual environment, and the overall
usability of the equipment were analyzed. The results indicated that the simulator, when used
with the TV, did not generate significant adverse effects and exhibited a lower level of sense of
presence. On the other hand, the simulator with HMD provided a higher sense of presence and
more pronounced adverse effects, which were within the levels expected for simulations with
this type of device. The overall usability of the simulator was well-rated, irrespective of the
audiovisual feedback system used. Thus, the simulator has been validated as a safe alternative
for simulating activities in manual wheelchairs, both in terms of physical structure and the
virtual reality experience, allowing its application in rehabilitation and training protocols for
wheelchair users.
Palavras-chave
Simulador, Cadeira de rodas manual, Realidade virtual, Reabilitação, Treinamento, Tecnologia assistiva, Simulator, Manual wheelchair, Virtual reality, Rehabilitation, Training, Assistive technology
Citação
COSTA, Luan Maximiano de Oliveira da. Desenvolvimento de um simulador de cadeira de rodas manual com realidade virtual para reabilitação e treinamento. 2024. 173 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.382.
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