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Type: Dissertação
Title: Controle de Flexão de Joelho através de Estimulação Elétrico Funcional em malha-fechada utilizando controladores $GPC$ e $RST$ em ambiente de simulação Opensim
Authors: Andrade, Aparecida Falcão de
Advisor: Nogueira, Fabrício Gonzalez
Co-advisor: Torrico, Bismark Claure
Keywords in Brazilian Portuguese : Controladores GPC e RST;Opensim®;Deficiência motora;Estimulação elétrica funcional;Reabilitação motora;Joelho
Keywords in English : Motor Disability;Opensim®;GPC and RST controllers;FES
Issue Date: 2023
Citation: ANDRADE, A. F. de. Controle de Flexão de Joelho através de Estimulação Elétrico Funcional em malha-fechada utilizando controladores $GPC$ e $RST$ em ambiente de simulação Opensim. 2023. 64f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: A deficiência motora afeta a capacidade de movimentação e execução de tarefas motoras independentes, sendo causada por lesões na medula espinhal, doenças neuromusculares e congênitas. No Brasil, uma parcela significativa da população sofre de distúrbios do movimento, afetando áreas como mobilidade, acessibilidade, educação, trabalho e participação social. A combinação de Estimulação Elétrica Funcional (FES) e técnicas de controle tem mostrado eficácia na reabilitação motora de membros inferiores, proporcionando melhorias na função e qualidade de vida de pessoas com deficiência. Esta abordagem visa ativar seletivamente os músculos-alvo, melhorar a coordenação dos movimentos e restaurar a função muscular. Neste contexto, este estudo propõe projetar e avaliar em malha fechada o uso do controlador GPC em comparação com o controlador RST para o movimento de flexão de joelho, utilizando modelos identificados por simulações computacionais com os softwares Matlab® e Opensim®. O embasamento teórico aborda conceitos de controle, dinâmica do movimento humano, FES e uso do modelo de simulação do Opensim®. Estudos anteriores destacam a importância da FES combinada com técnicas de controle na reabilitação de membros inferiores, fornecendo bases para intervenções personalizadas. O modelo de membro inferior Leg6Dof9Musc do Opensim® é utilizado para estudar a dinâmica e biomecânica do movimento e avaliar a atividade muscular. O estudo identifica modelos discretos que descrevem a ação dos músculos de flexão e extensão do joelho, utilizando simulações com o Opensim® e o Matlab®. Dois controladores (RST e GPC) foram projetados e avaliados. Apesar dp fpcp na abordagem limitada à flexão de joelho, o controlador GPC apresentou resultados satisfatórios em relação ao RST.
Abstract: Motor disability affects the ability to move and perform independent motor tasks, being caused by spinal cord injuries, neuromuscular diseases, and congenital conditions. In Brazil, a significant portion of the population suffers from movement disorders, affecting areas such as mobility, accessibility, education, work, and social participation. The combination of Functional Electrical Stimulation (FES) and control techniques has shown efficacy in the motor rehabilitation of lower limbs, providing improvements in function and quality of life for people with disabilities. This approach aims to selectively activate target muscles, improve coordination of movements, and restore muscular function. In this context, this study proposes to design and evaluate, in a closed-loop system, the use of GPC controller compared to the RST controller for knee flexion movement, using models identified through computational simulations with Matlab® and Opensim® software. The theoretical framework addresses concepts of control, human movement dynamics, FES, and the use of the Opensim® simulation model. Previous studies highlight the importance of combining FES with control techniques in the rehabilitation of lower limbs, providing a basis for personalized interventions. The Leg6Do f 9Musc lower limb model from Opensim® is used to study movement dynamics and biomechanics and evaluate muscular activity. The study identifies discrete models that describe the action of knee flexion and extension muscles, using simulations with Opensim® and Matlab®. Two controllers (RST and GPC) were designed and evaluated. Despite the limitations of focusing solely on knee flexion, the GPC controller showed satisfactory results compared to RST.
Description in Brazilian Portuguese: Andrade, A. F. de. Controle de Flexão de Joelho através de Estimulação Elétrico Funcional em malha-fechada utilizando controladores $GPC$ e $RST$ em ambiente de simulação Opensim. 2023. 64f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74691
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/7447649359379786
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/5826590609995005
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/3021078142448985
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:DEEL - Dissertações defendidas na UFC

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