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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/65810
Tipo: | TCC |
Título : | Controle de ângulos de flexão de modelo de perna humana através de estimulação elétrica funcional em malha-fechada e coativação de músculos |
Autor : | Faustino, Bruno Luiz |
Tutor: | Nogueira, Fabrício Gonzalez |
Palabras clave : | Controle Digital;RST;Flexão de joelho;Flexão de quadril;FES |
Fecha de publicación : | 2022 |
Citación : | FAUSTINO, Bruno Luiz. Controle de ângulos de flexão de modelo de perna humana através de estimulação elétrica funcional em malha-fechada e coativação de músculos. 2022. 89 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
Resumen en portugués brasileño: | A aplicação de técnicas de estimulação elétrica funcional, do inglês Functional Electrical Stimulation, consiste na aplicação de pulsos elétricos nos nervos ou músculos com o objetivo de se obter contração muscular. Essas excitações ocasionam movimentações de membros, em geral, superiores e inferiores. Essa técnica é utilizada no tratamento de pessoas com movimentos limitados devido a doenças neurológicas, acidentes e afins. Contudo, dada à natureza não-linear dos músculos do corpo humano, não se pode garantir uma resposta desejada apenas ao aplicar-se excitações sobre os músculos. Para isso, faz-se necessário o estudo de técnicas de controle. Neste trabalho, foram utilizadas estratégias de controle a fim de controlar os ângulos de flexão do joelho e flexão de quadril através da excitação dos músculos responsáveis por ambos os movimentos. As técnicas de identificação e modelagem implementadas abrangem: estudo do comportamento do sistema a respostas do tipo degrau e aplicação de sinais binários pseudo-aleatórios para identificação de equações que modelam o comportamento observado através de métodos numéricos. Posteriormente, realizou-se o projeto de controladores RST através da alocação de polos auxiliares. Os valores dos ângulos de flexão são obtidos através da integração de softwares OpenSim e MATLAB. Primeiramente, são realizados os controles individuais de cada movimento para entendimento da atuação de seus respectivos controladores de forma independente. Posteriormente, a coativação dos músculos e o controle dos ângulos de flexão foram atingidos através de controladores RST e denotaram a possibilidade de expansão e exploração de diferentes técnicas de controle nesse campo de pesquisa. Por fim, exploraram-se os limites das regiões de estabilidades dos controladores para ângulos de flexão de quadril acima de 40°, atingindo-se movimentos instáveis. Assim, técnicas de controle não-linear foram propostas. |
Abstract: | The application of functional electrical stimulation techniques (FES) consists of applying electrical pulses to nerves or muscles in order to obtain muscle contraction. These excitations cause limb movements, in general, upper and lower. This technique is used in the treatment of people with limited movements due to neurological diseases, accidents etc. However, given the non-linear nature of the muscles in the human body, a desired response cannot be guaranteed just by applying such impulses to the muscles. Therefore, it is necessary to study control techniques. In this work, control strategies were used in order to control the angles of knee flexion and hip flexion through the excitation of the muscles responsible for both movements. The identification and modeling techniques implemented include: study of the behavior of the system to step-type responses and application of pseudo-random binary signals to identify equations that model the behavior observed through numerical methods. Subsequently, the design of RST controllers was carried out through the allocation of auxiliary poles. The values of the bending angles are obtained through the integration of OpenSim and MATLAB software. First, the individual controls of each movement are carried out to understand the performance of their respective controllers independently. Muscle coactivation and flexion angle control were achieved through RST controllers and denoted the possibility of expanding and exploring different control techniques in this field of research. At the end, the boundaries of stabilization were explored for hip flexion beyond 40°, getting unstable values. Therefore, techniques of non-linear control were proposed. |
URI : | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/65810 |
Aparece en las colecciones: | ENGENHARIA ELÉTRICA - Monografias |
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