Acionamento e controle de movimentos de uma prótese mioelétrica de mão
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Data
2024-01-18Primeiro membro da banca
Cukla, Anselmo
Segundo membro da banca
Oliveira, Felipe Gomes de
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Esta dissertação apresenta as etapas para a construção de uma mão prostética robótica
de baixo custo, de código aberto, controlada por inteligência artificial (IA) e acionada por
servomotores, visando a inclusão social e no mercado de trabalho de pacientes que sofreram
amputação transradial do membro superior. O projeto é dividido em blocos ou módulos
conceituais independentes: mecânico, elétrico e gerencial. O bloco mecânico fornece uma
mão antropomórfica imprimível em 3D, capaz de emular um conjunto de preensões de mão
úteis selecionadas. O bloco elétrico é responsável pela leitura de sinais eletromiográficos
de superfície (sEMG, do inglês surface electromyography) do antebraço do paciente e da
corrente de cada servomotor, além de acionar os servomotores para realizar as preensões.
O bloco de gerenciamento atua em dois momentos distintos: treinamento e inferência. Na
fase de treinamento o bloco acessa as leituras sEMG do antebraço de um paciente durante
uma sessão onde ele é instruído a realizar um conjunto de preensões predeterminadas, e
as utiliza para treinar um modelo de classificação de aprendizado de máquina. Após isso,
este bloco de gerenciamento lê em tempo real a sEMG e as correntes dos servomotores,
prevê a preensão correspondente e comanda o bloco elétrico para acionar os servomotores
de forma a executar a preensão. A intensidade da preensão é controlada por meio de
um controlador proporcional-integral (PI), utilizando indiretamente as medidas de corrente
dos servomotores. O resultado obtido no treinamento do modelo de classificação de preensões,
com uma acurácia de 0.9708, comprova a eficácia da arquitetura de rede neural
escolhida, mesmo tendo em vista a utilização de apenas um sensor sEMG. A implementação
de um ambiente de simulação de controle mostrou-se um recurso valioso para a
avaliação e depuração de estratégias de controle da corrente do servomotor, evitando desgastes
desnecessários no sistema físico que podem ocorrer ao se utilizar uma estratégia
não previamente sintonizada e testada. A integração entre todos os blocos, entretanto, de
forma a constituir uma prótese plenamente funcional, não foi desenvolvida e permanece
como um desafio para trabalhos futuros.
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