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Desenvolvimento de um exoesqueleto de membros inferiores com uma interface humano-computador inovadora com o auxílio de simulação para a geração de marcha e planejamento da pose do pé

Processo: 19/12284-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de julho de 2019
Vigência (Término): 30 de junho de 2022
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica
Pesquisador responsável:Ricardo Ribeiro Gudwin
Beneficiário:Victor Ferman
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/07559-3 - Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia - BRAINN, AP.CEPID
Assunto(s):Robótica   Interface usuário-computador   Exoesqueleto energizado   Extremidade inferior   Marcha (locomoção)

Resumo

O desenvolvimento de exoesqueletos para o propósito de reabilitação e aumento de desempenho humano tem sido abordado já há algumas décadas. No entanto, diversos avanços nas áreas de eletrônica, atuadores e baterias têm impulsionado avanços significativos no campo [Young & Ferris, 2017], aumentando a capacidade e a aceitação destes dispositivos [Zeilig et al., 2005]. Propomos neste projeto um método bottom-up dividido em 4 estágios e com uma abordagem inovadora para a Interface Homem-Máquina (IHM), construíndo-a de forma incremental, em etapas. Desta forma, podemos validar os aspectos da interface ao longo do projeto. A primeira etapa consiste em criar um modelo computacional do exoesqueleto usando um software de simulação, com um design que propicia ao usuário caminhar com segurança usando muletas para estabilidade, equipado com sensores de pressão, seguido da construção da estrutura eletromecânica inicial. Na segunda etapa, propõe-se a análise e desenvolvimento dos passos para realizar a caminhada estática usando os dados coletados dos sensores de pressão dos pés do exoesqueleto e de cada muleta, além dos dados das unidades de medida iniciais instaladas no corpo do usuário. Na terceira etapa, pretendemos criar um mapa de nuvem de pontos 3D (pointcloud), adicionando uma câmera estéreo e um sensor de profundidade no tronco do usuário. Nossa pretensão é usar esse mapa de nuvem de pontos para analisar o ambiente e, com base nas informações coletadas do sistema, gerar a marcha necessária. Na quarta etapa, pretendemos desenvolver uma IHM inovadora, baseada em laser. Usando o direcionamento de um laser montado na cabeça do usuário e as entradas dos controles instalados nas muletas, pretendemos gerar o planejamento de movimento, o planejamento do caminho e a pose do pé, enquanto o usuário é capaz de aceitar ou rejeitar e alterar o caminho. (AU)