1. Repositório Institucional - Universidade Federal de Uberlândia
2. Faculdade de Engenharia Elétrica (FEELT)
3. TCC - Engenharia Biomédica

Document type:	Trabalho de Conclusão de Curso
Access type:	Acesso Aberto
Title:	Aplicação de realidade virtual no desenvolvimento de gêmeo digital para um sistema integrado de braço e mão robóticos multiarticulados para apoio ao treinamento de usuários de próteses de membro superior
Author:	Primo, Lucas Martins
First Advisor:	Soares, Alcimar Barbosa
First member of the Committee:	Lamounier Junior, Edgard Afonso
Second member of the Committee:	Oliveira, Sérgio Ricardo de Jesus
Summary:	As próteses de mão com Múltiplos Graus de Liberdade (MGL) representam o estado da arte na reabilitação de membros superiores, oferecendo cinco dedos com acionamento independente e dezenas de configurações de preensão. Apesar disso, sua adoção é limitada pela elevada barreira de aprendizado, pelo custo do treinamento clínico e por taxas de abandono persistentemente elevadas. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema virtual de auxílio ao treinamento de usuários dessas próteses, estruturado como um gêmeo digital. O sistema reproduz, em alta fidelidade, o comportamento integrado do braço robótico colaborativo DOBOT CR10 (seis graus de liberdade) acoplado à mão protética COVVI Hand (31 juntas, sendo 6 primárias e 25 com acoplamento mimic). A simulação foi implementada em ROS 2 Humble e Gazebo Classic 11, em uma célula de manufatura biomédica com esteira transportadora, câmera RGB, iluminação industrial e três objetos farmacêuticos representativos. O frasco, o tubo de ensaio e a ampola foram selecionados por demandarem os três arquétipos de preensão da mão COVVI: palm grip, claw grip e fingertip grip. O diferencial metodológico reside no pipeline de grasp autônomo por visão computacional, baseado em segmentação no espaço de cor HSV e em back-projection geométrica 2D-3D. Essa abordagem dispensa câmeras de profundidade e unidades de processamento gráfico, o que a torna adequada à futura embarcação no dispositivo físico. A cinemática inversa analítica do CR10 foi implementada na convenção URDF nativa do ROS 2, com compensação de offset do pedestal. Ela foi integrada à cinemática direta da mão COVVI por meio do mapeamento das 25 juntas mimic a partir das primárias. Uma máquina de estados finitos orquestra o ciclo completo de grasp em sete fases. Como ampliação da versão inicial, o sistema passou a contar com interface de controle manual e teach pendant para jog articular, gravação e exportação de trajetórias. Foi acrescentada ainda uma camada de conexão bidirecional com o hardware físico, capaz de comandar o braço e a mão reais a partir da simulação (Sim-to-Real) e de espelhar, em tempo real, a postura do braço físico no gêmeo digital (Real-to-Sim). Uma validação preliminar em bancada foi conduzida, na qual o conjunto CR10 + COVVI reproduziu as posturas comandadas e executou fisicamente os arquétipos palm grip e fingertip grip sobre objetos reais. Os resultados demonstram a viabilidade da plataforma como base tecnológica para o treinamento virtual de usuários de próteses MGL e evidenciam o primeiro estágio efetivo da transferência Sim-to-Real ao hardware, estabelecendo as condições metodológicas para futuras etapas de validação clínica.
Keywords:	Prótese de mão Gêmeo digital Múltiplos graus de liberdade Visão computacional
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA
Language:	por
Country:	Brasil
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Quote:	PRIMO, Lucas Martins. Aplicação de realidade virtual no desenvolvimento de gêmeo digital para um sistema integrado de braço e mão robóticos multiarticulados para apoio ao treinamento de usuários de próteses de membro superior. 2026. 67 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Biomédica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48988
Date of defense:	8-Jul-2026
Appears in Collections:	TCC - Engenharia Biomédica

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